Exploring the role of unipolar brush cells in motor and cognitive function of the cerebellum.

• Project/Area Number: 23K14295
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 46020:Anatomy and histopathology of nervous system-related
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 宮下 聡 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 病態生化学研究部, 室長 (30828900)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 小脳 / UBCs / snRNA-seq / 高次機能 / Unipolar brush cells / 顆粒細胞

Outline of Research at the Start

小脳は、運動機能のみならず高次機能への関与及び精神疾患に関わることが報告されている脳領域である。本研究では、未だ機能がほとんど解明されていない単極性刷毛細胞(Unipolar Brush Cells; UBCs)に着目し、UBCsの整理機能の解明及び小脳皮質回路の情報処理システムの理解を深めることを目的とする。本研究では申請者が作出したマウスを用いて、UBCsが関与する神経回路の解析やUBCsの欠損による小脳形成やマウス行動の解析を行う。本研究によって、UBCsが小脳形成や機能に果たす役割を明らかにするとともに、小脳の情報処理システムに関する新たな側面が明らかになることが期待される。

Outline of Annual Research Achievements

単極性刷毛細胞(Unipolar Brush Cells; 以下UBCs)は、機能未知の小脳興奮性細胞である。近年の研究によって、電気生理学的特性が明らかとなり、高次な認知機能をもつ生物ほどUBCsの数が増加していることが見出されたことから、その重要性が示唆されてきている。しかし、UBCsの生理機能に関してはこれまでに全く解明が進んでいない。本研究では小脳の運動・高次機能に果たすUBCsの機能を調べるために、研究を行っている。令和5年度は、これまでに取得した単一細胞核RNA-seq(以下snRNA-seq)データを解析することにより、UBCsのサブグループを同定することを目的として研究を実施した。
成体マウスの小脳由来のsnRNA-seqデータからUBCsだけを抽出し、sub-clusteringを実施することにより、UBCsのサブタイプを詳細に調べた。その結果これまでに示唆されていたサブグループだけではなく、新規サブグループを同定することができた。さらに、それらのサブグループに特徴的に発現する遺伝子を網羅的に探索することによって、マーカー候補となりうる遺伝子を複数同定することができた。
また、令和5年度から所属が変更となったため、これまでに用いていた遺伝子改変マウスの個体化や実験条件の検討などを新たにやり直した。次年度以降には遺伝子改変マウスを用いてさらなる解析が実施できる見込みである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

令和5年度から所属が変更となり、マウスの個体化や実験環境のセットアップを再度行う必要があったため。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度では、UBCsのサブグループを区別するためのマーカー分子候補を同定できたため、令和6年度は抗体染色や蛍光in situ Hybridyzationによって、組織内におけるマーカー発現を確かめる。また、遺伝子改変マウスの個体化を進め、予定していたUBCsの除去実験や神経回路標識実験を行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Neuronal DSCAM regulates the peri-synaptic localization of GLAST in Bergmann glia for functional synapse formation (2024)
  • Author(s): Dewa Ken-ichi、Arimura Nariko、Kakegawa Wataru et al.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 15 Issue: 1 Pages: 458-458
  • DOI: 10.1038/s41467-023-44579-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Transcriptional features of low‐grade neuroepithelial tumors with the <scp>BRAF V600E</scp> mutation associated with epileptogenicity (2024)
  • Author(s): Iijima Keiya、Komatsu Kanako、Miyashita Satoshi、Suyama Kyoka、Murayama Kumiko、Hashizume Koichi、Tabe Nao K.、Miyata Hajime、Iwasaki Masaki、Taya Shinichiro、Hoshino Mikio
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 29 Issue: 3 Pages: 192-206
  • DOI: 10.1111/gtc.13096
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Attenuated cerebellar phenotypes in Inpp4a truncation mutants with preserved phosphatase activity. (2023)
  • Author(s): Tran DM, Yoshioka N, Bizen N, Mori-Ochiai Y, Yano M, Yanai S, Hasegawa J, Miyashita S, Hoshino M, Sasaki J, Sasaki T, Takebayashi H
  • Journal Title: Dis Model Mech Volume: 16 Issue: 7 Pages: 192-206
  • DOI: 10.1242/dmm.050169
  • Peer Reviewed / Open Access