2016 Fiscal Year Research-status Report
概日時計を創る：1細胞計測と操作による細胞ネットワークの再構築
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15KT0072
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
榎木 亮介 北海道大学, 医学研究科, 助教 (00528341)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 快洋 北海道大学, 医学研究科, 学術研究員 (90399824) [Withdrawn]
繁富 香織 北海道大学, 高等教育推進機構, 特任准教授 (90431816)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2018-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 概日リズム / 生物時計 / 光イメージング / MEMS / カルシウム / マイクロパターン基盤 / 時計遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)を利用した微細加工技術を用いて、哺乳類の概日リズムの中枢である視交叉上核の神経細胞の数、位置、形を自在に制御して細胞ネットワークを培養基盤上で再構成することで、視交叉上核のリズム発振メカニズムを構成的に理解することを目指している。
昨年度までに、培養細胞数を厳密に制御できるマイクロパターン基盤を作成する技術基盤を確立している。少数の神経細胞を基盤のウェル上に長期的に培養し、アデノ随伴ウイルスを用いて蛍光カルシウムプローブを感染発現させることで、単一細胞から少数細胞から長期間（数日間）光イメージングすることが可能とした。
加えて本年度は、 PC制御によるXYステージによりパターン基盤上の多数のウェルの神経細胞から一挙に光計測を行うことができるハイスルーアウトプットな実験系を確立した。透過光像および実験後の免疫染色画像により、１個から数個の神経細胞のみ存在するウェル、グリア細胞のみ存在するウェル、神経細胞とグリア細胞が共在するウェルを確認した。その結果、１個の神経細胞のみでも、ほぼ全てのウェルにおいて安定でロバストで概日カルシウムリズムを観察した。
この実験結果は、従来の定説とは異なり、視交叉上核の神経細胞は１細胞のみで安定な自律振動能を有していることを示している。現在、周期、振幅などのリズム特性を詳細に解析し、細胞相互作用の効果などを解析している。
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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
一昨年までに「微小加工技術によるマイクロパターン基板の作製」および「マイクロプレートを用いた少数細胞培養と発現リズムの測定」を確立した。本年度はさらにマイクロパターン基盤の多数のウェルから一挙に光イメージング計測することを可能とし、従来の計測法と比較して飛躍的に取得できるデータ数が増加した。その結果、統計的な解析や薬理効果の検討が段違いに容易にかつ高速化した。当初の目的に加えて、ハイスルーアウトプットな計測系を確立し、データ取得のスピードアップを達成することが出来たため、概ね順調と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞数の概日リズム安定性への影響、細胞種の同定、グリア細胞との相互作用などを検証し、データ取得に加えてデータ解析も自動化しさらなるハイスルーアウトプットな実験系の確立を目指す。また細胞ネットワークの再構築の為の細胞操作の研究手法の確立を目標に研究を進める。
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| Causes of Carryover |
本年度は計画通り、研究を加速する為の研究員の雇用と実験遂行の為の経費に支出したが、一昨年度にカメラ購入費を節約することが出来た理由により、次年度も使用額が生じている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
経費節約により生じた未使用額は、研究を加速する為の引き続き技術職員の雇用と、マイクロパターン基盤作成および動物飼育経費、論文出版に関する費用についてに支出する。
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