| Project/Area Number |
23K27265
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| Project/Area Number (Other) |
23H02574 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
三國 貴康 新潟大学, 脳研究所, 教授 (90786477)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2025: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
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| Keywords | シナプス / イメージング / 1細胞 / ゲノム編集 |
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| Outline of Research at the Start |
数日間かけて習得・上達する学習過程において、脳内の回路・細胞・分子のレベルで何が起こっているのかは十分にわかっておらず、そのメカニズムにも不明な点が多い。本研究では、学習・記憶の細胞レベルでの素過程・シナプス可塑性に着目し、学習に伴ってシナプスの活動と強度がどのように変化しているのかを明らかにし、さらにそのメカニズムを解明する。そのために、申請者が開発してきた生体脳内ゲノム編集・分子標識技術などを駆使して、生体脳内でのシナプスの活動と強度を定量的にモニターするための技術基盤を開発し、学習においていつ、どのシナプスがどのようなメカニズムで変化するのかを明らかにすることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、マウスの生体脳内で個々のシナプスの活動や強度を大規模かつ定量的にモニターするための技術基盤を確立し、その技術基盤を用いて学習の習熟における脳内局所回路の時空間的な変化を分子のレベルで解明することを目的とする。２０２３年度は、生体脳内で個々のシナプスの活動や強度を大規模かつ定量的にモニターするための技術基盤の開発を行った。これまでに研究代表者が開発した生体脳内ゲノム編集・分子標識技術SLENDR法およびvSLENDR法 (Mikuni et al., Cell 2016; Nishiyama*, Mikuni* et al., Neuron 2017)を駆使して、樹状突起スパインでの神経活動を高感度かつ高S/N比でイメージングするためのスパインカルシウムセンサーを開発した。これにより、スパイン分子の内在的な発現量を変化させることなく、スパインでのカルシウム上昇を選択的かつ高感度にイメージングできることが期待される。また、空間的に複雑な拡がりを示す樹状突起をカバーする高速ボリュームイメージングを行うために、空間光変調器を用いて２光子レーザーをベッセルビーム化することに成功した。これにより、脳内1細胞の多数のシナプスでの活動をモニターできることが期待される。さらに、個々のシナプスの強度はスパイン膜表面のAMPA型グルタミン酸受容体（AMPAR）の量が指標となるので、AMPARのサブユニットであるGluA1やGluA2をSLENDR/vSLENDR法を用いて高感度な化学タグで標識・可視化するためのプローブを作製した。
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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
個々のシナプスの活動や強度を大規模かつ定量的にモニターするための技術基盤の開発が、予定通り順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、昨年度に引き続き、生体脳内で個々のシナプスの活動や強度を大規模かつ定量的にモニターするための技術基盤の開発を行う。スパインカルシウムセンサーを生きているマウスの脳に適用して２光子ベッセルイメージングを行うことで、生体脳内1細胞の多数の樹状突起スパインでの神経活動を高感度かつ高S/N比でイメージングできることを示す。また、GluA1やGluA2をSLENDR/vSLENDR法を用いて高感度な化学タグで標識・可視化し、さらに１細胞で多数のスパインでのAMPARの量を定量的に評価することを目指す。
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