| Project/Area Number |
22K12787
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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 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
吉田 哲 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任講師 (00365438)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
畑 純一 東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (00568868)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | コネクトーム / MRI / トラクトグラフィー / 造影剤 / AAVベクター / ニューロン |
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| Outline of Research at the Start |
脳は、ニューロンとよばれる細胞が神経回路を形成することにより、複雑な情報処理を行うことが可能になっている。現在、この神経回路をすべて明らかにすることが、脳研究の重要な命題となっている。MRIは、これを行うための非常に有用なツールであるが、ニューロンを直接観察できないため、現在は水分子の動きでニューロンの形体を推測している。本研究では、ニューロンにMRI造影剤を取り込む遺伝子を発現させることにより、その形体を直接観察する方法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、コネクトーム研究とよばれる、脳の神経回路の走行をすべて決定することにより、脳機能解析の礎とする研究が世界中で活発に行われている。この研究において、MRIをもちいてニューロン内部の水分子の動きを計測し、そのデータをもとに軸索走行を擬似的に可視化するトラクトグラフィーは強力なツールであるが、実際のニューロンの形態との比較は行われておらず、その正確性は証明されぬまま現在に至っている。そこで、本研究の目的は、トラクトグラフィーとニューロンの形態の比較を可能とするために、MRIをもちいてニューロンそのものの形態を計測する方法を確立することとする。
これまで、MRIをもちいてニューロンを観察できなかったのは、ニューロン特異的に取り込まれる造影剤が存在しなかったためである。本研究では、「造影剤を細胞に取り込ませる遺伝子」をニューロン特異的に発現させることにより、MRIによるニューロンの検出を可能にする。また、MRIでニューロンを可視化した脳は、その後、組織学的解析を行い、その正当性を評価する。そのために、「MRI造影剤を細胞に取り込ませる遺伝子」を発現させる細胞には、同時にGFPなどの遺伝学的マーカーを同時に発現させる。これら２つの遺伝子を発現するAAVベクターを作製し、マウスの脳にインジェクションし、その後、そのマウスに造影剤を投与した上でMRIで撮像し、そのマウスの脳を免疫組織学的に解析してどのニューロンに上記遺伝子が発現しているかを調べる。そして、MRI画像と免疫組織学的解析を行った画像を比較を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マウス脳に、MRI造影剤であるガドリニウムを細胞内に取り込む陰イオントランスポーターSlco1a1遺伝子を、AAVベクターを用いて発現させた後、頸動脈から脳血管関門(BBB)の透過性を上昇させるためにマンニトールを投与し、5分後にガドリニウムを同様に投与し、MRIを用いて脳の観察を行った。しかしながら、脳内のニューロンにシグナルは認められなかった。そこで、眼の硝子体内にAAVベクターを注入し、網膜神経節細胞にSlco1a1遺伝子を発現させた後、ガドリニウムも硝子体内に注入してMRI観察を行った。その結果、視神経にシグナルが認められた。この結果から、本研究の系がin vivoにおいて利用可能であることが証明された。
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| Strategy for Future Research Activity |
MRIを用いて、網膜神経節細胞を可視化する系を用いて、AAVベクター導入してからMRI観察を行うまでの期間、ガドリニウムを投与してからMRI観察を行うまでの時間などの条件検討を行う。その後、再度、脳のニューロンの可視化について検討を行う。
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