2019 Fiscal Year Research-status Report
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18K12029
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| Research Institution | Aichi University of Education |
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Principal Investigator |
上野 裕則 愛知教育大学, 教育学部, 准教授 (70518240)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水頭症 / 繊毛 / ダイニン / 流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年は主に野生型マウスとDpcdノックアウトマウスにおける脳室の形態解析を主に透過型電子顕微鏡観察（TEM）と走査型電子顕微鏡観察（SEM）を用いて行った。それぞれの脳を取り出した後、側脳室表面を露出させ、固定処理を行い電子顕微鏡サンプルを作製した。野生型とDpcdノックアウトマウスのそれぞれについて、繊毛の密度や形態、繊毛の内部構造などを比較した。その結果、一部のDpcdノックアウトマウスでは繊毛の密度に異常がみられた。また、透過型電子顕微鏡による超薄切片の観察では、内腕ダイニンの電子密度が下がっているような表現型が観察された。去年の定量PCRの結果でも一部の内腕ダイニンの発現量の低下が観察され、本年度の結果と一致している。また、今年度はさらにいくつかある内腕ダイニンのうち、他の内腕ダイニンの遺伝子についても定量PCR法により発現量の解析を行った。他の内腕ダイニンのうちの一部は逆に発現量が増加しいるものもあり、減少した分の機能を補っている可能性が示唆された。今後さらに解析数を増やしていく予定である。また、繊毛運動をハイスピードカメラを用いて解析した結果、周波数はそれほど変化がないものの、波形の変化が観察された。さらに、本年度は脳室内における流体解析を、コンピューターシミュレーションを用いて解析した。マウスの脳室切片から、断層情報を取得し、それらをつなぎ合わせてマウス脳室の３次元の形態情報を取得することに成功した。今後はこの脳室内の脈絡叢から、ある一定のスピードで液体が分泌され、流れて行く様子を数値解析で明らかにする。また、ヒトの脳を用いた数値シミュレーションも行う予定であり、こちらも繊毛の有無や運動の違いで流れに違いが生じるかを調査する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題は当初予定していた研究計画の通り研究が進行しており、特に遅れを生じている点はなく、「おおむね順調に進展している。」とした。それに加え、当初予想していなかった結果も得られたため、急遽追加実験にも取り組んでおり、当初予定していた研究が進んでいる一方で、新しい研究への広がりもみせている。ノックアウトマウスの脳室の形態については電子顕微鏡を用いた、より詳細な形態情報を得ることが出来た。繊毛一本一本まで、詳細に観察することが出来、それによって脳室繊毛に関する新しい知見も得られている。繊毛運動の周波数や波形解析も行っており、データも順調に蓄積されている。昨年度のダイニン遺伝子の定量PCRによる発現解析の結果についても、それを支持する成果が得られており、当初の計画と比較しても特に大きな変更点もない。それに加え、今年度はさらに数値シミュレーションを用いた脳室内における流体解析も行い、数値計算に関する成果も徐々にではあるが得られている。本研究の成果については学会などでも発表も行っており、他の研究者からも良好な反応も得られている。以上の成果に基づき、自己点検を行い、本研究課題はおおむね順調に進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和２年度も当初の計画通り研究を進めていく。 １．脳室繊毛の分布と運動解析。令和元年度に引き続き繊毛運動の解析を行う。現在までの結果から、繊毛の周波数に変化がないものの波形に異常をきたしている可能性が示唆されている。クラミドモナスなどの単細胞生物を用いた突然変異株の解析により、内腕ダイニンは主に運動の波形に関与していることが分かっており、本研究の結果はそれと同様の結果とみてとれる。この波形変化が脳脊髄液の流体構造を変化させ、脳室内の流体がうまく循環していない可能性が示唆された。令和２年度はさらに詳細な波形解析を行い、解析数も増やす予定である。２．脳室繊毛の3次元構造解析 令和元年度の結果より、Dpcdノックアウトマウスの脳室繊毛では内腕ダイニンの電子密度が薄くなっていることが示唆されていた。令和２年度は、さらにクライオ電子顕微鏡法を用いて脳室繊毛の3次元構造解析を行う。側脳室から繊毛を単離し、遠心分離によって集めたのち、界面活性剤で処理し凍結する。これを名古屋大学のクライオ電子顕微鏡を用いて解析を行う。これによって哺乳類の脳室繊毛の3次元構造が明らかになると同時に、水頭症の原因の一端が明らかになると期待している。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が8520円ほど生じたが、誤差によるものである。令和２年度の予算と合わせ、当初の計画通り使用する。
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