How to switch individuality

• Project Area: Integrative research toward elucidation of generative brain systems for individuality
• Project/Area Number: 17H05937
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 金子 涼輔 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (40390695)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: プロトカドヘリン / ノックインマウス / 遺伝子発現制御 / 神経回路形成 / ゲノム編集

Outline of Annual Research Achievements

仮説「Pcdh発現の変動が個性を変える」検証のため以下３課題を行った。
a)Pcdh発現変動の測定：昨年度より進めている発生過程での解析に加えて、精神疾患などの脳機能低下モデルにおけるPcdh発現変動を解析した。具体的には、モノアミン系ニューロン３種（ドーパミン、セロトニン、ノルアドレナリン）の中でも細胞種ごとにPcdh発現変動パターンが異なることが判明した。また、知的障害・自閉症のモデルマウスであるEhmt1ハプロ不全マウスの脳では興奮性ニューロンにおけるPcdh発現細胞数が概ね半減することを見出した。
b)Pcdh発現と神経結合との相関解析：Pcdh分子機能を解析する第一段階として、結合シナプスの前後に同一Pcdhが存在するかを調べた。昨年度に完成したPcdhgタグ付加ノックインマウスを用いて組織学的に解析した結果、小脳の平行繊維-プルキンエ細胞においては、シナプス形成以前には平行繊維とプルキンエ細胞の双方にPcdhgが存在した。一方、成熟したシナプスでは後部にはPcdhgが存在するが、前部にはPcdhgは存在しなかった。本結果より、Pcdhgがシナプス結合パートナーの識別に関わる可能性が示唆された。
c) Pcdh発現の変動メカニズム解析：Pcdh発現制御メカニズムを解明する。Pcdhb3発現可視化マウスを用いて、RFP陽性細胞(=Pcdh-β3発現細胞)をセルソーターにて分取した。本細胞のDNAメチル化状態を解析した結果、Pcdh-β3プロモーターにおいて遺伝子発現と相関するDNAメチル化部位を同定した。本部位は、従来の知見（神経芽腫細胞株での結果）とは異なっており、本マウスの有用性が示された。今後は他のエピゲノム修飾を調べる。
以上の結果は、仮説「Pcdh発現の変動が個性を変える」と矛盾しない。今後も現在の方向性で研究を進め、本仮説を検証する。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] エラスムス医療センター/ラドバウド大学(オランダ)
• [Int'l Joint Research] エラスムス医療センター/ラドバウド大学(オランダ)
• [Journal Article] Analysis of the neuronal network of the medullary respiratory center in transgenic rats expressing archaerhodopsin-3 in Phox2b-expressing cells. (2019)
  • Author(s): Ikeda K, Kaneko R, Yanagawa Y, Ogawa M, Kobayashi K, Arata S, Kawakami K, Onimaru H.
  • Journal Title: Brain Res Bull. Volume: 144 Pages: 39-45
  • DOI: 10.1016/j.brainresbull.2018.11.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Freezing sperm in short straws reduces storage space and allows transport in dry ice (2018)
  • Author(s): Kaneko R, Kakinuma T, Sato S, Jinno-Oue A.
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development Volume: 64 Issue: 6 Pages: 541-545
  • DOI: 10.1262/jrd.2018-100
  • NAID: 130007530500
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Targeted expression of step-function opsins in transgenic rats for optogenetic studies (2018)
  • Author(s): Igarashi Hiroyuki、Ikeda Keiko、Onimaru Hiroshi、Kaneko Ryosuke、Koizumi Kyo、Beppu Kaoru、Nishizawa Kayo、Takahashi Yukari、Kato Fusao、Matsui Ko、Kobayashi Kazuto、Yanagawa Yuchio、Muramatsu Shin-Ichi、Ishizuka Toru、Yawo Hiromu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 5435-5435
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23810-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Maternal prolactin during late pregnancy is important in generating nurturing behavior in the offspring (2017)
  • Author(s): Sairenji Taku James、Ikezawa Jun、Kaneko Ryosuke、Masuda Shinnosuke、Uchida Kaoru、Takanashi Yurie、Masuda Hiroko、Sairenji Tomoko、Amano Izuki、Takatsuru Yusuke、Sayama Kazutoshi、Haglund Kaisa、Dikic Ivan、Koibuchi Noriyuki、Shimokawa Noriaki
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 114 Issue: 49 Pages: 13042-13047
  • DOI: 10.1073/pnas.1621196114
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Inhibitory neuron-specific Cre-dependent red fluorescent labeling using VGAT BAC-based transgenic mouse lines with identified transgene integration sites (2017)
  • Author(s): Kaneko Ryosuke、Takatsuru Yusuke、Morita Ayako、Amano Izuki、Haijima Asahi、Imayoshi Itaru、Tamamaki Nobuaki、Koibuchi Noriyuki、Watanabe Masahiko、Yanagawa Yuchio
  • Journal Title: Journal of Comparative Neurology Volume: 526 Issue: 3 Pages: 373-396
  • DOI: 10.1002/cne.24343
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Visualizing single-neuron identity specified by Pcdh-b cluster (2018)
  • Author(s): Ryosuke Kaneko, Manabu Abe, Yusuke Takatsuru, Yukiko U. Inoue, Masahiko Watanabe, Kenji Sakimura, Yuchio Yanagawa, Takeshi Yagi
  • Organizer: 第41回日本神経科会大会
• [Presentation] How to modulate individuality: Involvement of expressional dynamism of Pcdh (2018)
  • Author(s): Ryosuke Kaneko
  • Organizer: 「個性」創発脳 第１回国際シンポジウム
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ニューロンIDの可視化 ～クラスター型プロトカドヘリンの発現解析～ (2017)
  • Author(s): 金子涼輔、阿部 学、高鶴裕介、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木 健
  • Organizer: 分子生物学会Conbio2017
• [Presentation] ニューロンIDの可視化 ～クラスター型プロトカドヘリンの発現解析～ (2017)
  • Author(s): 金子涼輔、阿部 学、高鶴裕介、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木 健
  • Organizer: 第40回日本神経科会大会
• [Remarks] 群馬大学大学院医学系研究科附属生物資源センター
  • URL: http://doujitsu.dept.med.gunma-u.ac.jp/cms/