| Project/Area Number |
22KJ1430
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| Project/Area Number (Other) |
22J13249 (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 (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 | National Institute for Physiological Sciences (2023)
The Graduate University for Advanced Studies (2022) |
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Principal Investigator |
植田 大海 生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | シナプス可塑性 / 光遺伝学 / ２光子顕微鏡 / 2光子顕微鏡 / 蛍光寿命イメージング / グリア細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
脳神経細胞はシナプスでつながっており、記憶学習の際、シナプス後部の機能や構造が可塑的に変化（LTP）する。以前より、LTPに伴ってシナプス後部から様々な神経伝達物質が分泌される可能性が示されてきた。しかし実際に、LTP中に伝達物質が分泌される様子を可視化することは技術的に困難であった。本研究では、当研究室が開発した光応答性CaMKIIと神経伝達物質蛍光プローブ各種を組み合わせることで、光でLTPを誘起しつつ、それによって起こる伝達物質分泌を2光子顕微鏡でライブイメージングする。これによって、LTPと伝達物質が繰り広げる新規のシナプス可塑性を発見し、記憶形成やその破綻メカニズムの解明に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳神経細胞はシナプスという微小構造を介してコミュニケーションをしている。記憶を形成する時、シナプス後部の機能と構造が可塑的に変化する。これをシナプス可塑性、とくに、Long-term potentiation（LTP）という。LTPが起こったシナプス後部では、神経伝達物質や、神経修飾物質、グリオトランスミッターなどを介して周辺のアストロサイトやシナプス前部、近隣シナプスの機能にも影響を与える可能性が示唆されている。しかしそれら伝達物質と周辺細胞が繰り広げる可塑的な変化については、単一シナプスレベルであまり調べられていない。本研究では、（1）シナプス後部と周辺のアストロサイトやシナプス前部との接続を可視化するプローブを開発し、（2）アストロサイトやシナプス前部とシナプス後部との可塑性制御メカニズムを調べ、（3）2光子蛍光イメージング、2光子蛍光寿命イメージングを用いてシナプスの構造的可塑性やシグナリング活性を評価する。
現在、（1）では、遺伝子コード型プローブを開発し、それを用いて、シナプス前部とアストロサイト、シナプス前部とシナプス後部、シナプス後部とアストロサイトの接続を２光子ライブイメージングすることに成功した。またこれらのプローブの蛍光は、シアン、グリーンの２種類で開発することに成功し、シアン型のプローブは、すでに開発されているグリーン型の神経伝達物質可視化プローブと組み合わせて使うことが可能である。現在、神経細胞とアストロサイトに、開発したシアン型シナプス接続可視化プローブ、各種のグリーン型神経伝達物質可視化プローブ、そして光応答性CaMKIIを発現させている。そして、光応答性CaMKIIによってLTPを誘起しつつ、シナプスやアストロサイトの突起でどのような神経伝達物質が放出し作用しているのかをスクリーニングしている。
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