ニューロンの多階層エピジェネティクス情報の潜在変数モデルによる記憶の解明
| Project/Area Number |
22K19823
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 62:Applied informatics and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岸 雄介 東京大学, 定量生命科学研究所, 准教授 (00645236)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水野 忠快 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (90736050)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | ニューロン / エピゲノム / 潜在変数モデル / 老化 / テンソル分解 / エピジェネティクス |
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| Outline of Research at the Start |
記憶の実体は人類の最大の謎の1つである。本研究では、幼少期にストレスを与えたマウスをモデルとして、ニューロンのエピジェネティクス情報を潜在変数モデルにより解析することで、個体の記憶の実体を解明することを目指す。そのため、幼少期ストレスを与えたマウスの海馬から採取したニューロン核を用いて包括的にエピジェネティクス情報を取得する。そして、それを複数の解析手法にて因子構造を推定し、幼少期ストレスの有無を最も区別できる方法論を確立することで、幼少期ストレスの記憶を読み取る。これにより、将来的にはこの方法論を用いて個体の記憶の読み取りと、その分子生物学的操作により記憶の書き換えが可能になると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
私を私たらしめるものは記憶であり、記憶の実体は人類の最大の謎の1つである。その中で少なくともわかっていることは、「私」の記憶は「私」が持つ脳のニューロンに格納されていることである。本研究では、幼少期にストレスを与えたマウスをモデルとして、ニューロンのエピジェネティクス情報を潜在変数モデルにより解析することで、個体の記憶の実体を解明することを目指した。
現代の神経科学は、特定のニューロンで形成される回路の活性化が記憶の実体であり、その回路を形成するためのシナプス結合こそが記憶の構造的基盤であることを示している。しかし、未だ実現できていないこととして、シナプス結合をいくら観察しても、目の前にいるマウスの脳内にどういった記憶が格納されているかを読み取れないことが挙げられる。
そこで申請者は、ニューロンのエピジェネティクス情報に着目した。体中の細胞には全く同じ遺伝情報がゲノムにコードされているが、細胞ごとに異なる性質を獲得するためにはエピジェネティクスが重要である。エピジェネティクス状態は、遺伝子座上に存在するヒストン修飾やクロマチンのオープン具合、ゲノム間の相互作用などで規定される。そして、その細胞においてどの遺伝子を読み取れるか（転写できるか）を規定する「目印」となり、これが細胞ごとに異なるのである。エピジェネティクス情報はその細胞の過去の経験を長期間格納することが示されており、すなわち細胞の記憶の実体として機能する。
本研究ではニューロンのエピジェネティクス情報には、シナプス結合とは異なる階層の個体の記憶が格納されているという仮説を検証した。そして、老化マウスなど異なる記憶を有するマウスのニューロンエピゲノム情報を解析することで、そこにマウスの経験が書き込まれていることを明らかにした。
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Report
(2 results)
Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Frey T, Murakami T, Maki K, Kawaue T, Tani N, Sugai A, Nakazawa N, Ishiguro K, Adachi T, Kengaku M, Ohki K, Gotoh Y & Kishi Y2023
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[Journal Article] UTX deficiency in neural stem/progenitor cells results in impaired neural development, fetal ventriculomegaly, and postnatal death2022
Author(s)
Koizumi M, Eto H, Saeki M, Seki M, Fukushima T, Mukai S, Ide H, Sera Y, Iwasaki M, Suzuki Y, Tohei A, Kishi Y, Honda H.
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Journal Title
FASEB journal
Volume: 36(12)
Issue: 12
Pages: 22662-22662
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Age-associated reduction of nuclear shape dynamics in excitatory neurons of the visual cortex2022
Author(s)
Tanita Frey, Tomonari Murakami, Koichiro Maki, Takumi Kawaue, Ayaka Sugai, Naotaka Nakazawa, Taiji Adachi, Mineko Kengaku, Kenichi Ohki, Yukiko Gotoh, Yusuke Kishi
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Journal Title
bioRxiv
Volume: -
Pages: 504704-504704
DOI
Related Report
Open Access
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