生存に不可欠な睡眠の役割の解明: 遺伝学と非線形光学によるアプローチ
| Project/Area Number |
22KJ0369
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| Project/Area Number (Other) |
21J21778 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | The University of Tokyo (2023)
University of Tsukuba (2021-2022) |
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Principal Investigator |
宮崎 慎一 東京大学, 理学系研究科生物科学専攻, 助教
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 睡眠 / 遺伝学 / 順遺伝学的スクリーニング / 神経科学 / 線虫 / 睡眠医学 / 非線形光学 / カルシウムイメージング / 光遺伝学 / CARS / CARS、SHG、THG |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、「私たちはなぜ眠るのか」という問いに答えることを目標とする。健康的な生活には十分な量と質の睡眠が必要であることは一般にも広く受け入れられている。一方で睡眠をとらない場合に、体にどのような悪影響があるのかの詳細は不明である。本研究は、遺伝学と非線形光学という二つの学問領域の技術を用いて、生物が睡眠しなかった際に起こる生体への悪影響を解明することを目的とする。「なぜ眠るのか」を理解することは、睡眠と関連して起こる各種の認知症や生活習慣病の病態生理の理解につながることが期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は遺伝学的スクリーニングと非線形光学イメージングという異なる二つの手法を用いて、睡眠の機能に迫ることを目的としている。
遺伝学的な手法による取り組みとして順遺伝学的スクリーニングにより、「眠らないが、長期間生存が可能な変異体」を2系統単離することに成功した。その後、単離した変異体の持っている遺伝子変異について解析を進めてきた。まず、単離した変異体の全ゲノム解析によって、原因遺伝子の候補を絞り込んだ。続いて、これらの候補遺伝子について、ゲノム編集技術であるCRISPR/Cas9システムを用いて、単離した変異体と同じ遺伝子変異を再現する解析を行ってきた。現時点までに、一部の候補遺伝子については表現型解析まで終えることができた。引き続きCRISPR/Cas9によって遺伝子変異を再現することで原因遺伝子を同定することを目指している。
非線形光学を用いた取り組みでは、ラベルフリーで生体分子をイメージングできるCARS/SHG/THGを用いた線虫のイメージングを行ってきた。野生型と遺伝学的に睡眠が減少している変異体を非線形光学顕微鏡によるイメージングで比較することによって、特定の生体分子の構造変化が、睡眠をとれなかった際に起こっていることが明らかになった。
また研究期間中に並行して行った神経科学的な手法を用いた睡眠の制御機構に関する研究では、カルシウムイメージングによって、線虫の睡眠の恒常性制御を担っていると考えられる神経細胞の同定と機能解析を行った。この研究成果は筆頭著者として国際誌に報告した。
以上のように遺伝学的スクリーニングにより睡眠の機能に関連すると考えられる新規の変異体2系統の単離に成功した。また非線形光学イメージングによって睡眠をとれなかった際に起こる生体分子の構造変化を分光学的な手法で明らかにした。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] ER proteostasis regulators cell-non-autonomously control sleep2023
Author(s)
Kawano Taizo、Kashiwagi Mitsuaki、Kanuka Mika、Chen Chung-Kuan、Yasugaki Shinnosuke、Hatori Sena、Miyazaki Shinichi、Tanaka Kaeko、Fujita Hidetoshi、Nakajima Toshiro、Yanagisawa Masashi、Nakagawa Yoshimi、Hayashi Yu
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 42
Issue: 3
Pages: 112267-112267
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] The function of orexin and neurotensin as NREM and REM sleep modulators; notion from the measurement of neuropeptides in the cerebral spinal fluid of hypersomnia patients2021
Author(s)
Shinichi Miyazaki, Kazuhisa Yoshizawa, Tohru Kodama, Hideaki Ishido, Aya Imanishi, Mitsuaki Kashiwagi, Toshio Sasazima, Souichirou Shimizu, Sigeru Chiba, Hideaki Kondo, Yu Hayashi, Takashi Kanbayashi, Mayumi Kimura
Organizer
SfN
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Int'l Joint Research
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[Presentation] ノンレム睡眠とレム睡眠の調節機構としてのオレキシンとニューロテンシン：髄液中のオレキシン、ニューロテンシン、MCH、CRHの測定2021
Author(s)
宮崎慎一, 吉沢和久, 児玉亨, 石戸秀明, 今西彩, 柏木光昭, 笹島寿郎, 清水聰一郎, 木村昌由美, 近藤英明, 林悠, 神林崇
Organizer
日本睡眠学会
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