| Project/Area Number |
21K06263
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
池田 真行 富山大学, 大学本部, 理事・副学長 (10288053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仲村 朋子 (吉川朋子) 富山大学, 学術研究部教育研究推進系, 准教授 (30451397)
今野 紀文 富山大学, 学術研究部理学系, 講師 (50507051)
森岡 絵里 富山大学, 学術研究部理学系, 助教 (80756122)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 体内時計 / 時計遺伝子 / 昼行性行動 / ガンマアミノ酪酸 / ナイルグラスラット / 発光イメージング |
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| Outline of Research at the Start |
行動の昼・夜行性を問わず、体内時計中枢（SCN）ニューロンの活動リズムや時計遺伝子の転写リズムの位相角関係はほぼ一定であることが報告されている。どの脳神経回路を介して多様な行動リズムを決定しているのかについては、未解決の問題である。本研究では、ナイルグラスラットを用いて、昼行性行動リズムの発現機構を発光イメージングにより解析する。ナイルグラスラットの神経活動レポーター（Arc-ルシフェラーゼ）や時計遺伝子ルシフェラーゼレポーターを作成し、これを用いて視床下部スライスの広域発光イメージングを行う。これらの発光リズムパターンを、夜行性のマウスと比較することで、脳内リズム位相転換点を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、昼行性ナイルグラスラットを用いて、その行動リズムの発現機構を解析し、以下の結果を得た。
（1）ナイルグラスラットの視床下部スライスから記録したSCNニューロンの活動電位には、早朝と夕方の時刻にピークをもつ自発発火頻度リズムが検出された。また、この双峰性リズムは、歩行活動リズムに見られる双峰性リズムと正の相関がみられた。
（2）ナイルグラスラットのSCNは、夜行性げっ歯動物のSCNと同様に、GABAを主要な神経伝達物質として含有していることを、免疫染色法を用いて明らかにした。
（3）SCNニューロンの1次投射先である室傍核下部領域の腹側（vSPZ）において、神経伝達物質であるGABAの応答性が、夜行性マウスと大きく異なっていることがカルシウムイメージング法で明らかになった。また、SPZニューロンの活動電位を細胞外記録して、GABAで刺激した場合、マウスでは興奮性の応答が得られたのに対し、ナイルグラスラットでは強い抑制性の応答が観察された。
（4）ナイルグラスラット時計遺伝子（Bmal1）プロモーターにルシフェラーゼ遺伝子を連結させたレポーターを作成し、これをナイルグラスラット肺線維芽細胞に安定発現させたモデル細胞を作成した。この末梢時計モデルは、アドレナリン刺激により0型位相反応を呈した。
これらの結果のうち、（1）については国際誌に論文発表をした。（2,3）については、夜行性と昼行性のリズムのスイッチング機構として、SPZ領域のGABAが重要である可能性を示唆している。この内容は、2023年の日本時間生物学会において発表し、優秀演題賞を受賞している。また、現在論文投稿中である。一方で、時計遺伝子発光レポーターを用いた解析については、（4）の解析にとどまっており、視床下部でのレポーター発現や、発光リズム解析については今後の研究課題である。
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