2018 Fiscal Year Annual Research Report
Single Cell Imaging and Manipulation in Master Circadian Clock
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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, 電子科学研究所, 准教授 (00528341)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 快洋 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任助教 (90399824) [Withdrawn]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 – 2019-03-31
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| Keywords | 概日リズム / カルシウム / 時計遺伝子 / 神経ネットワーク / グリア細胞 / イメージング / 微細加工技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の概日リズムの中枢である視床下部の視交叉上核は、約2万個の神経細胞とそれを取り巻くグリア細胞から構成される。視交叉上核の個々の神経細胞では、時計遺伝子の転写と翻訳産物による転写抑制のループ機構が概日リズムの分子基盤であると想定され、その詳細なメカニズムの解明が進んでいる。一方視交叉上核は組織全体としては強靭なリズムを示すが、個々の神経細胞に分離するとリズム周期は24時間からばらついて不安定となることが報告されている。この事から、神経細胞はネットワークを形成して互いに連絡することで、組織全体として安定したリズムを作り出すと想定されている。しかしながら、従来の研究手法では単一の神経細胞のみの機能を計測することは困難であり、神経細胞間の相互作用やグリア細胞との相互作用を区別して調べることは難しかった。
本研究では、微細加工技術により微小区画が多数配置されたパターン基盤を作成し、新生マウスより視交叉上核を摘出してパターン基盤上に分散培養を行った。アデノ随伴ウイルスベクターを用いて遺伝子コード型高感度カルシウムプローブを神経細胞特異的に発現させ、蛍光シグナルをニポウディスク式共焦点と高感度CCDカメラにより検出した。その結果、他の神経細胞やグリア細胞と一切物理的接触（シナプス結合やギャップ結合）を持たない単一の視交叉上核神経細胞において、計測を行ったほぼ全ての神経細胞で安定した概日リズムを観察した。また予想しなかったことに、グリア細胞と接触を持つ単一神経細胞においては概日リズムを示す細胞の割合が大幅に減少していた。このことは、神経細胞はグリア細胞から何らかの抑制性シグナルを受けることで概日リズムを不安定化させていることを示唆している。
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