遺伝子発現の光操作技術を用いた神経幹細胞の制御機構の解析

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02449
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 今吉 格 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (60543296)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 神経幹細胞 / ニューロン新生 / 海馬 / 嗅覚

Outline of Annual Research Achievements

神経幹細胞の分化制御メカニズムについて研究を行なった。特に、神経幹細胞の休眠状態と、休眠状態からの活性化を制御する分子メカニズムの解析を行なった。神経幹細胞の培養系の休眠状態誘導モデルを用いて、活性化状態の神経幹細胞との間で、遺伝子発現の変動パターンの違いに着目して研究を推進した。bHLH型転写因子だけでなく、他の転写因子や細胞シグナル構成因子についても解析を行なった。加えて、成体マウス脳の神経幹細胞についても、休眠状態と、休眠状態からの活性化を制御する分子メカニズムの解析を行なった。また、脳内視鏡や２光子顕微鏡を用いて、神経幹細胞のニューロン新生の亢進や阻害が生じた際の、海馬神経回路の変化についても研究を行なった。同様に、嗅球におけるニューロン新生の機能的意義についても解析を行なった。頭部固定マウスを用いて、匂い刺激や、匂いと報酬の連合学習時における、Mitral/Tufted cellの神経活動を可視化し、ニューロン新生が亢進もしくは阻害された際の、嗅球神経回路の可塑的変化を解析した。また、嗅球神経回路の可塑的変化と行動指標との相関解析を実施し、嗅球におけるニューロン新生の生理的意義を明らかにした。

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

• [Int'l Joint Research] Psychology Department/University of Toronto(カナダ)
  • Country Name: CANADA
  • Counterpart Institution: Psychology Department/University of Toronto
• [Int'l Joint Research] Department of Developmental Biology/Hagedorn Research Institute(デンマーク)
  • Country Name: DENMARK
  • Counterpart Institution: Department of Developmental Biology/Hagedorn Research Institute
• [Journal Article] Optimization of light-inducible Gal4/UAS gene expression system in mammalian cells. (2020)
  • Author(s): Yamada, M., Nagasaki, C.S., Suzuki, Y., Hirano, Y. and *Imayoshi, I.
  • Journal Title: iScience Volume: 23 Pages: 101506
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.10150
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Light-induced silencing of neural activity in Rosa26 knock-in and BAC transgenic mice conditionally expressing the microbial halorhodopsin eNpHR3. (2020)
  • Author(s): *Imayoshi, I., Tabuchi, S., Matsumoto, M., Kitano, S., Miyachi, H., *Kageyama, R. and Yamanaka, A.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 10 Pages: 3191
  • DOI: 10.1038/s41598-020-59984-3.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Jag1 Modulates an Oscillatory Dll1-Notch-Hes1 Signaling Module to Coordinate Growth and Fate of Pancreatic Progenitors. (2020)
  • Author(s): Seymour, P.A., Collin, C.A., Egeskov-Madsen, A.R., Jorgensen, M.C., Shimojo, H., Imayoshi, I., de Lichtenberg, K.H., Kopan, R., Kageyama, R. and Serup, P.
  • Journal Title: Dev Cell. Volume: 52 Pages: 731-747
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2020.01.015.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cholecystokinin-expressing Interneurons of the Medial Prefrontal Cortex Mediate Working Memory Retrieval. (2020)
  • Author(s): Nguyen, R., Venkatesan, S., Binko, M., Yoon Bang, J., Cajanding, J.D., Briggs, C., Sargin, D., Imayoshi, I., Lambe, E.K. and Chul Kim, J.
  • Journal Title: J Neurosci. Volume: 40 Pages: 2314-2331
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1919-19.2020.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Light-mediated control of gene expression in mammalian cells. (2020)
  • Author(s): Yamada, M., Nagasaki, C.S., Ozawa, T. and *Imayoshi, I.
  • Journal Title: Neurosci Res. Volume: 152 Pages: 66-77
  • DOI: 10.1016/j.neures.2019.12.018.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 発生発達期暴露による嗅球神経新生影響～毒性評価としての嗅球利用を探る～ (2020)
  • Author(s): 今吉 格
  • Organizer: 第４７回日本毒性学会学術年会
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Toward understanding and manipulation of neural bases underlying animal behaviors and psychiatric diseases (2020)
  • Author(s): 今吉 格
  • Organizer: 第43回日本分子生物学会年会シンポジウム
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Regulatory mechanism of neural stem cells revealed by optical manipulation of gene expressions (2020)
  • Author(s): 今吉 格
  • Organizer: 第11回新潟大学脳研究所共同研究拠点国際シンポジウム
  • Int'l Joint Research / Invited