2018 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of generating cell assembly
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18H04016
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
八木 健 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (10241241)
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2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | セル・アセンブリ / クラスター型プロトカドヘリン / 神経細胞 / 記憶 / 細胞系譜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、cPcdh遺伝子群の個々の神経細胞でのランダム発現と神経回路形成のメカニズムを捉え、操作することにより、セル・アセンブリ形成のメカニズムを明らかにすることを目的に研究を推進している。本年度は、cPcdhβ遺伝子群をノックアウトしたマウスにおけるセル・アセンブリの解析を行った。その結果、cPcdhβ遺伝子群が記憶に関わるセル・アセンブリ形成、記憶形成に関わることが明らかとなった。また、cPcdh遺伝子発現を可視化したノックインマウスを作製し解析した。 cPcdh遺伝子のランダム発現を可視化するために、cPcdh遺伝子に標識マーカー遺伝子をノックインしたマウスの作製を行った。このノックインマウスを用いて記憶をコードしているセル・アセンブリ をin vivi Caイメージング法により捉え、β3発現細胞との関係を解析している。更に、細胞系譜とcPcdh遺伝子群の発現とセルアセンブリ 大脳皮質では、同一細胞系譜の神経細胞における回路形成、神経活動パターンの類似性が報告されている。iPS細胞キメラマ ウスを用いることにより、同一細胞系譜での神経細胞の分布と、cPcdh遺伝子発現細胞との関係を、RamDA法による単一細胞遺伝子発現解析を行なった。その結果、同一神経細胞系譜でのcPcdh遺伝子発現パターンが有意に類似していることが明らかとなった。また、シナプス結合がある神経細胞間でよりcPcdh遺伝子発現パターンが類似していることも明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では、多様化細胞接着分子群であるクラスター型プロトカドヘリン(cPcdh)遺伝子群に注目し、cPcdh遺伝子群のランダム発現とセル・アセンブリとの関係を明らかにすることを研究の目的としている。大脳皮質におけるセル・アセンブリが同一細胞系譜により形成されている可能性が示唆されている中、iPS細胞を用いたキメラマウス作製を行い、パッチクランプ法によるシナプス結合解析を行い、RamDAシークエンス法を用いて、単一神経細胞におけるcPcdh遺伝子発現パターンの解析を行った結果、興味深いことに、同一細胞系譜間では１細胞のcPcdh発現パターンが類似していること、更に、双方向性結合などの結合性の高いものでの類似性がより高いことが明らかとなった。これらの結果は、今まで報告されたことのない結果であり、セル・アセンブリとcPcdh遺伝子発現、細胞系譜との関連性を明らかにすることのできる重要な結果であった。また、cPcdhβ遺伝子群をノックアウトしたマウスにおいて記憶におけるセル・アセンブリ形成での異常を世界で初めて捉えることができた。この様に当初の計画以上に研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
cPcdhβ遺伝子群をノックアウトしたマウスにおける記憶のセル・アセンブリの異常が明らかになったことから、cPcdhβ遺伝子発現と、記憶におけるセル・アセンブリとの関連性を追求する必要がある。これまでにcPcdh遺伝子発現を可視化したノックインマウスの作製に成功しており、このノックインマウスを用いて記憶をコードしているセル・アセンブリ をin vivi Caイメージング法により捉え、β3発現細胞との関係の解析を推進してゆきたいと考えている。
また、大脳皮質における同一細胞系譜細胞でのパッチシークエンス法をRamDAシークエンス法により立ち上げることに成功し、同一細胞系譜間では１細胞のcPcdh発現パターンが類似していること、また、双方向性結合などの結合性の高いものでの類似性がより高いことが明らかとなった。今後は、cPcdhが特異的なシナプス結合にどの様に関与するのかについて解析を進めてゆく予定である。
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[Presentation] Deletion of cPcdhs affets cell ensemble activities in the hippocampus2019
Author(s)
Hirotaka Asai,Noriaki Ohkawa,Yoshito Saitoh,Khaled Ghandour,Hirofumi Nishizono,Mika Matsuo,Kosei Hirayama,Shin-ichi Muramatsu,Ryosuke Kaneko,Takeshi Yagi,Kaoru Inokuchi
Organizer
第42回日本神経科学学会
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