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2018 Fiscal Year Annual Research Report

概日リズムの時刻情報変換に関わる神経回路動作原理の理解

Research Project

Project/Area Number 18H02477
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

小野 大輔  名古屋大学, 環境医学研究所, 助教 (30634224)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 徳田 功  立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords概日リズム / 睡眠 / 光イメージング
Outline of Annual Research Achievements

概日時計中枢である視交叉上核からの出力経路を同定するため、視交叉上核特異的に蛍光タンパク質であるhrGFPを発現させ、軸索が密にみられる領域を確認した。Gad67-CreマウスにAAVを用い、CMV-flex-hrGFPを発現させた。3週間後に還流固定を行い脳を取り出し、クライオスタットにて脳切片を作成し、蛍光顕微鏡を用いて観察を行った。その結果複数の領域に軸索が確認された。その中から室傍核に着目した。室傍核には様々な神経細胞がみられるが、その中でもストレス応答に関わるCRF神経に着目した。次にCRF-Creマウスの室傍核にAAVを用いて、ChR2-EYFPを発現させ、脳波・筋電図計測用の電極およびプローブを装着させた。同時に光ファイバーを室傍核直上に挿入した。手術後2週間の回復期間を得たのち、睡眠計測を行うと同時に10Hzでの光照射を行った。その結果、室傍核CRF神経の光照射により、覚醒の割合が増加した。この結果は、室傍核CRF神経は覚醒に関わる神経細胞群の一つと言える。
発光を用いた光イメージングツールの開発も進めた。沖縄産発光タンパク質を用い、スプリット型カルシウムプローブを開発した。これをHEK細胞に発現させ、カルバコールの投与により発光輝度が変化する事を確認した。また光遺伝学ツールとの併用も可能である事を確認した。さらにcAMPを計測できるスプリット型発光プローブの作成も行い、HEK細胞に発現させ、フォルスコリン投与により発光輝度が上昇する事を確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

概日時計からの出力経路の一つを同定できている点、発光を用いたイメージングが出来ている点、さらに視交叉上核への入力の可能性を示すデータが得られている点で計画以上の進展があると言ってよい。

Strategy for Future Research Activity

室傍核CRF神経の下流領域を同定する。軸索終末の脳領域を確認すると同時に、光ファイバーを挿入し光照射で覚醒が誘導される領域を同定する。電気生理学的に特定の細胞への入力を確認する。逆行性の神経トレーシング技術を導入する。ファイバーフォトメトリーを用いて特定細胞の細胞活動を計測する。
発光プローブ開発に関しては、BRETを用いてより高輝度プローブを開発する。人工基質を用いさらに長波長にシフトするツールを開発する。

  • Research Products

    (17 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Vanderbilt University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Vanderbilt University
  • [Int'l Joint Research] Taipei Medical University(その他の国・地域 (台湾))

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      Taipei Medical University
  • [Journal Article] Chemical Control of Mammalian Circadian Behavior through Dual Inhibition of Casein Kinase Iα and δ2019

    • Author(s)
      Lee Jae Wook、Hirota Tsuyoshi、Ono Daisuke、Honma Sato、Honma Ken-ichi、Park Keunwan、Kay Steve A.
    • Journal Title

      Journal of Medicinal Chemistry

      Volume: 62 Pages: 1989~1998

    • DOI

      10.1021/acs.jmedchem.8b01541

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Role of GABA in the regulation of the central circadian clock of the suprachiasmatic nucleus2018

    • Author(s)
      Ono, Daisuke, Honma, Ken-ichi, Yanagawa, Yuchio, Yamanaka, Akihiro, and Honma, Sato
    • Journal Title

      The journal of physiological sciences

      Volume: 68 Pages: 333-343

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coherency of circadian rhythms in the SCN is governed by the interplay of two coupling factors2018

    • Author(s)
      Tokuda Isao T.、Ono Daisuke、Honma Sato、Honma Ken-Ichi、Herzel Hanspeter
    • Journal Title

      PLOS Computational Biology

      Volume: 14 Pages: 1006607-1006607

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1006607

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] GABA in the suprachiasmatic nucleus refines circadian behavioral rhythms2019

    • Author(s)
      Ono, D., Honma, K., Yanagawa, Y., Yamanaka, A., and Honma, K.
    • Organizer
      AOPS2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Application of bioluminescence proteins for measurement of gene expression in vivo and ex vivo2018

    • Author(s)
      Ono, D., Honma, S., and Honma, K.
    • Organizer
      IBRO APRC School 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Postnatal development of cellular networks in the mammalian central circadian clock2018

    • Author(s)
      Ono, D., Honma, S., and Honma, K.
    • Organizer
      IBRO APRC School 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] GABA refines circadian output rhythms in the mouse suprachiasmatic nucleus2018

    • Author(s)
      Ono, D., Honma, K., Yanagawa, Y., and Honma, S.
    • Organizer
      International Symposium on Biological Rhythms
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A novel function of GABA in the mouse suprachiasmatic nucleus: refinement of circadian output rhythms2018

    • Author(s)
      Ono, D., Honma, K., Yanagawa, Y., and Honma, S.
    • Organizer
      Society for research on biological rhythms 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 概日時計が調節する睡眠覚醒の神経回路2018

    • Author(s)
      小野大輔
    • Organizer
      第3回ルミノジェネティクス研究会
  • [Presentation] 光ファイバーを用いた自由行動下マウス脳内の時計遺伝子発現計測2018

    • Author(s)
      小野大輔,本間研一,本間さと
    • Organizer
      第43回日本睡眠学会定期学術集会
  • [Presentation] 概日時計が調節する睡眠覚醒の神経回路2018

    • Author(s)
      小野大輔
    • Organizer
      第3回ルミノジェネティクス研究会
  • [Presentation] 光遺伝学と併用可能な光イメージングツールの開発と応用2018

    • Author(s)
      小野大輔,Hung Chi Jung,Srikanta Chowdhury,山中章弘
    • Organizer
      第三回名古屋リズム研究会
  • [Presentation] 室傍核コルチコトロピン放出因子神経は覚醒を誘導する2018

    • Author(s)
      小野大輔,Hung Chi Jung,Srikanta Chowdhury,山中章弘
    • Organizer
      第25回日本時間生物学会
  • [Presentation] GABA refines circadian output rhythms in the mouse suprachiasmatic nucleus2018

    • Author(s)
      小野大輔,本間研一,柳川右千夫,本間さと
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会
  • [Book] 基礎医学からみた概日リズムと睡眠の科学2019

    • Author(s)
      小野大輔
    • Total Pages
      115
    • Publisher
      医歯薬出版株式会社

URL: 

Published: 2019-12-27   Modified: 2022-08-19  

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