2019 Fiscal Year Annual Research Report
Spatial separation and decoding of brain cell calcium signals
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16K07316
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
坂内 博子 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40332340)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | カルシウムイメージング / 新規カルシウムセンサー / 高感度 / 高解像度 / アストロサイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
てんかんの予防／発症に関わるGABAA受容体の動態制御が、Ca2+シグナルの由来に依存することを見いだした（Cell Reports 2015）。既存のイメージング技術には，Ca2+シグナルの由来を捉える時空間解像度を兼ね備えたものはないが、本研究にとって今後必要不可欠な技術となる。したがって、本研究では「Ca2+シグナルの由来」まで検出できる新規Ca2+イメージング法の確立を行った。
この目的のために，Ca2+ストアである細胞内小胞体(ER)膜の細胞質側に遺伝子コード型Ca2+センサー(GECI)を標的した「ER標的型センサー」を新たに作成した(BBRC 2016)．この「ER標的型センサー」は、既存のCa2+センサーに比べて、より高感度で時間解像度良くCa2+放出を検出できることが分かった また，生きた線虫個体内でも，「ER標的型センサー」を用いた１細胞レベルのCa2+イメージングが可能であった。さらに、グリア細胞アストロサイトの自発的Ca2+シグナルを調べたところ，「細胞膜標的型センサー(Lck-GCaMP6f)」の方が「ER標的型センサー(OER-GCaMP6f)」より高頻度でCa2+シグナルを検出することがわかった。この結果は，アストロサイトのCa2+シグナルは従来の予測に反して，Ca2+流入成分が多い可能性を示している。
Lck-GCaMP6f, OER-GCaMP6fを使い分けることにより、アストロサイト(BBRC 2017)・HEK293細胞 (Biochem. Pharmacol. 2017)において、それぞれCa2+流入・Ca2+流入を極めて感度良く認識できることも示された。さらに、同一細胞で細胞膜近傍とER膜近傍のCa2+変化を同時に計測するためのシステムを確立した(Bannai et al. JoVE,2019)
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