コネクトーム技術を用いた脳内微小構造の標準化と異常解析

• Project Area: Unraveling micro-endophenotypes of psychiatric disorders at the molecular, cellular and circuit levels.
• Project/Area Number: 15H01281
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 深澤 有吾 福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (60343745)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2016: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: シナプス / 電子顕微鏡 / 三次元構造解析 / 精神神経疾患 / 脳 / 超微細構造

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、ヒトの認知症や精神疾患に類似した行動薬理学的表現型が、脳内シナプスの構造異常（マイクロエンドフェノタイプ）として表出すると仮定し、シナプス構造を高分解能且つ3次元的に定量的に評価できる観察系を構築すること、そして、この観察系を用いて精神神経疾患モデルマウスの構造異常を同定することを目的としている。
そこで、H27年度は、近年開発され導入された集束イオンビーム走査型電子顕微鏡(FIB-SEM)による、脳組織の観察法の確立を行い、H28年度は、野生型と見当識様行動異常を示すマウスの脳組織を用いて、種々のシナプス結合種を観察し、その観察基盤の強化と実用例を示すことを目標として研究を進めた。
解析対象とするシナプス結合は、当初の予定を変更し、嗅内野－歯状回シナプス連絡２種、嗅内野－海馬CA1シナプス連絡、海馬CA3-CA1シナプス、小脳平行線維―プルキンエ細胞シナプス連絡の５種を対象として進めた。計測対象微小構造としては、シナプス前膨大部、シナプス小胞、ミトコンドリア、シナプス後スパイン、シナプス後肥厚、スパイン内の滑面小胞体とスパイン器官とし、体積、数、面積等、各対象に適した数値情報を計測し、統計的な数値情報と共に、各計測項目間の相関を検討して、シナプスの構築則を探索した。
その結果、シナプスの種類に応じた各種構造間の協調的な増減（相関）が存在することを見出すと共に、その相関関係が行動異常を示す遺伝子欠損マウスで変異していることも見出した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cortical astrocytes rewire somatosensory cortical circuits for peripheral neuropathic pain. (2016)
  • Author(s): Kim SK, Hayashi H, Ishikawa T, Shibata K, Shigetomi E, Shinozaki Y, Inada H, Roh SE, Kim SJ, Lee G, Bae H, Moorhouse AJ, Mikoshiba K, Fukazawa Y, Koizumi S, Nabekura J.
  • Journal Title: J Clin Invest Volume: 126(5) Issue: 5 Pages: 1983-1997
  • DOI: 10.1172/jci82859
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CAPS1 stabilizes the state of readily releasable synaptic vesicles to fusion competence at CA3-CA1 synapses in adult hippocampus (2016)
  • Author(s): 6.Shinoda Y, Ishii C, Fukazawa Y, Sadakata T, Ishii Y, Sano Y, Iwasato T, Itohara S, Furuichi T
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 31540-31540
  • DOI: 10.1038/srep31540
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 三次元走査型電子顕微鏡を用いた中枢神経系興奮性シナプス構造の定量的超微形態解析析 (2017)
  • Author(s): 深澤有吾、Elhanbaly Ruwaida、石川達也
  • Organizer: 第122回日本解剖学会 全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎大学医学部（長崎県長崎市）
  • Year and Date: 2017-03-21
• [Presentation] Quantitative morphological analysis of presynaptic fine structures in the mouse hippocampus by focused ion beam-scanning electron microscopy (2016)
  • Author(s): Yugo Fukazawa, Ruwaida Elhanbaly, Tatsuya Ishikawa
  • Organizer: 39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-07-20
• [Presentation] Quantitative analysis of synaptic fine structures in the mouse hippocampus by focused ion beam-scanning electron microscopy (2016)
  • Author(s): Yugo Fukazawa, Ruwaida Elhanbaly, Tatsuya Ishikawa
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレット福島（福島）
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Book] Methods for immunoblot detection and electron microscopic localization of septin subunits in mammalian nervous systems (2016)
  • Author(s): Parajuli LK, Ageta-Ishihara N, Ageta H, Fukazawa Y, Kinoshita M
  • Total Pages: 9
  • Publisher: Academic Press
• [Remarks] 脳形態機能学（解剖学２）研究室
  • URL: http://kaibou2.med.lab.u-fukui.ac.jp/