How to modulate individuality

• Project Area: Integrative research toward elucidation of generative brain systems for individuality
• Project/Area Number: 19H04895
• 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: Osaka University (2020); Gunma University (2019)
• Principal Investigator: 金子 涼輔 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (40390695)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• 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

Outline of Research at the Start

私たちは、細胞接着分子プロトカドヘリン(Pcdh)の発現は、個々のニューロンごとに異なることを発表した。Pcdhは音楽的才能やタバコ嗜好性、自閉症、統合失調症やうつ病への関与が報告されている。したがって、Pcdhは「個性」創発に関わると考えられる。
本研究では私達の実験結果をもとに立てた仮説「Pcdh発現の変動が個性を変える」を検証する。本研究により、自閉症、統合失調症やうつ病の新規な脳病態が明らかになると期待される。

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Pcdhb3の発現解析に加えて、Pcdhb19の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。その結果、Pcdhb3とPcdhb19とは発現細胞数が異なっていること、発現細胞数はどちらも発生初期で多く、発生に伴い減少することが判明した。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ため、Pcdhb発現に関わるエピゲノム修飾の同定を行った。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。その後、DNAメチル化状態ならびにヒストン修飾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。
c)個性創発に関わる遺伝子発現の可視化法開発：Pcdh発現可視化のために開発した手法を応用し、個性創発に関わる遺伝子の発現解析に資する手法を開発した。具体的にはオキシトシン受容体の発現を蛍光にて可視化する手法の開発に成功した。さらに、この研究過程で得られた知見を元に遺伝子改変マウス作製手法ならびに遺伝子改変マウスの精子凍結法の最適化を行った。これらの知見を３報の査読付き論文として発表した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Targeting Neurons with Functional Oxytocin Receptors: A Novel Set of Simple Knock-In Mouse Lines for Oxytocin Receptor Visualization and Manipulation (2022)
  • Author(s): Inoue Yukiko U.、Miwa Hideki、Hori Kei、Kaneko Ryosuke、Morimoto Yuki、Koike Eriko、Asami Junko、Kamijo Satoshi、Yamada Mitsuhiko、Hoshino Mikio、Inoue Takayoshi
  • Journal Title: eneuro Volume: 9 Issue: 1 Pages: 0423-21
  • DOI: 10.1523/eneuro.0423-21.2022
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Differential regulation of medium spiny and cholinergic neurons in the nucleus accumbens core by the insular and medial prefrontal cortices in the rat (2021)
  • Author(s): Hirose Kensuke、Nakaya Yuka、Kitano Kohei、Saito Yasuhiko、Kaneko Ryosuke、Yanagawa Yuchio、Yamamoto Kiyofumi、Shirakawa Tetsuo、Kobayashi Masayuki
  • Journal Title: Pfl?gers Archiv - European Journal of Physiology Volume: 473 Issue: 12 Pages: 1911-1924
  • DOI: 10.1007/s00424-021-02634-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Urinary <scp>FABP1</scp> is a biomarker for impaired proximal tubular protein reabsorption and is synergistically enhanced by concurrent liver injury (2021)
  • Author(s): Kawakami Ryo, Matsui Miki, Konno Ayumu, Kaneko Ryosuke, Shrestha Suman, Sunaga Hiroaki, Hanaoka Hirofumi, Goto Sawako, Hosojima Michihiro, Kabasawa Hideyuki, Obokata Masaru, Koitabashi Norimichi, Matsui Hiroki, Sasaki Tsutomu, Saito Akihiko, Yanagita Motoko, Hirai Hirokazu, Kurabayashi Masahiko, Iso Tatsuya
  • Journal Title: The Journal of Pathology Volume: 255 Issue: 4 Pages: 362-373
  • DOI: 10.1002/path.5775
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Correlative microscopy and block-face imaging (CoMBI) method for both paraffin-embedded and frozen specimens (2021)
  • Author(s): Ishii Nobukazu、Tajika Yuki、Murakami Tohru、Galipon Josephine、Shirahata Hiroyoshi、Mukai Ryo、Uehara Daisuke、Kaneko Ryosuke、Yamazaki Yuichi、Yoshimoto Yuhei、Iwasaki Hirohide
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 13108-13108
  • DOI: 10.1038/s41598-021-92485-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] An Optimized Preparation Method for Long ssDNA Donors to Facilitate Quick Knock-In Mouse Generation (2021)
  • Author(s): Inoue Yukiko U.、Morimoto Yuki、Yamada Mayumi、Kaneko Ryosuke、Shimaoka Kazumi、Oki Shinji、Hotta Mayuko、Asami Junko、Koike Eriko、Hori Kei、Hoshino Mikio、Imayoshi Itaru、Inoue Takayoshi
  • Journal Title: Cells Volume: 10 Issue: 5 Pages: 1076-1076
  • DOI: 10.3390/cells10051076
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Improvement of short straws for sperm cryopreservation: installing an air-permeable filter facilitates handling (2021)
  • Author(s): KANEKO Ryosuke、KAKINUMA Toshie、SATO Sachiko、JINNO-OUE Atsushi
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development Volume: 67 Issue: 3 Pages: 235-239
  • DOI: 10.1262/jrd.2021-019
  • NAID: 130008055155
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GABAergic neuron-specific whole-brain transduction by AAV-PHP.B incorporated with a new GAD65 promoter (2021)
  • Author(s): Hoshino Chiaki、Konno Ayumu、Hosoi Nobutake、Kaneko Ryosuke、Mukai Ryo、Nakai Junichi、Hirai Hirokazu
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 14 Issue: 1 Pages: 1-18
  • DOI: 10.1186/s13041-021-00746-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pcdhb deficiency affects hippocampal CA1 ensemble activity and contextual fear discrimination (2020)
  • Author(s): Asai H, Ohkawa N, Saitoh Y, Ghandour K, Murayama E, Nishizono H, Matsuo M, Hirayama T, Kaneko R, Muramatsu S, Yagi T, Inokuchi K
  • Journal Title: Molecular Brai Volume: 13 Issue: 1 Pages: 7-7
  • DOI: 10.1186/s13041-020-0547-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genetic manipulation of autonomic nerve fiber innervation and activity and its effect on breast cancer progression (2019)
  • Author(s): Kamiya Atsunori、Hayama Yohsuke、Kato Shigeki、Shimomura Akihiko、Shimomura Takushi、Irie Katsumasa、Kaneko Ryosuke、Yanagawa Yuchio、Kobayashi Kazuto、Ochiya Takahiro
  • Journal Title: Nature Neuroscience Volume: 22 Issue: 8 Pages: 1289-1305
  • DOI: 10.1038/s41593-019-0430-3
  • Peer Reviewed
• [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
• [Presentation] 神経細胞識別コードの可視化：クラスター型プロトカドヘリンの発現解析 (2021)
  • Author(s): 金子涼輔、阿部 学、高鶴裕介、井上(上野) 由紀子、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木 健
  • Organizer: 第44回日本神経科学学大会 第1回 CJK 国際会議
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 神経細胞識別コードの可視化：クラスター型プロトカドヘリンの発現解析 (2020)
  • Author(s): 金子涼輔、阿部 学、高鶴裕介、井上(上野) 由紀子、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木 健
  • Organizer: 第43回日本神経科学学大会
• [Presentation] クラスター型プロトカドヘリンによる小脳プルキンエ細胞の配置制御 (2019)
  • Author(s): 金子涼輔、柳川右千夫、八木 健
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [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～ (2019)
  • Author(s): 金子涼輔、阿部 学、高鶴裕介、井上由紀子、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木 健
  • Organizer: NEURO2019(第42回日本神経科学学会・第62回日本神経化学会大会合同大会)
• [Presentation] クラスター型プロトカドヘリン欠損の海馬細胞集団活動における影響 (2019)
  • Author(s): 浅井裕貴、大川宜昭、斎藤喜人、Ghandour Khaled、西園啓文、松尾美奈、平山晃斉、村松慎一、金子涼輔、八木 健、井ノ口 馨
  • Organizer: NEURO2019(第42回日本神経科学学会・第62回日本神経化学会大会合同大会)
• [Presentation] オキシトシン受容体発現を正確に再現できるレポーターマウス・Creドライバーマウス (2019)
  • Author(s): 井上由紀子、金子涼輔、森本由起、井上高良
  • Organizer: NEURO2019(第42回日本神経科学学会・第62回日本神経化学会大会合同大会)
• [Presentation] 抑制性ニューロン特異的プロモーターの開発と解析 (2019)
  • Author(s): 星野千秋、今野 歩、金子涼輔、平井宏和
  • Organizer: NEURO2019(第42回日本神経科学学会・第62回日本神経化学会大会合同大会)