2018 Fiscal Year Research-status Report
局部機能抑制と神経-筋モデル解析からひもとく線虫の筋運動生成メカニズム
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18K18839
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 芳代 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主幹研究員(定常) (10507437)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽 智 広島大学, 工学研究科, 助教 (80724351)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | マイクロビーム / C. elegans / マイクロチップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)イオンマイクロビーム局部照射実験のデータ解析の基盤構築
本研究では，量研高崎研のイオンマイクロビーム細胞局部照射装置を用いて，線虫の中枢神経系（CNS）や腹側及び背側体壁筋を狙った局部照射を行う．平成30年度は，装置の故障改修のため，当初予定していた局部照射実験が実施できなかったため，実験解析系の基盤形成を重点的に行った．線虫の特定部位を狙ってイオンビームを照射するためには動きを抑制する必要があるが，麻酔を用いることができない．そこで，PDMSシートに線虫の幅と同程度の幅及び深さの直線状のマイクロチャネル（溝）を複数形成したマイクロチップを開発し，線虫をチャネルに封入保定する手法を確立した．次に，体壁筋細胞を蛍光標識した遺伝子組換え線虫をこの手法で保定して筋細胞活動を蛍光撮像し，画像解析により各部位の蛍光強度から活動レベルを導出する手法を考案した．さらに，スクリーンチップ表現型計測システムを導入し，照射線虫の筋細胞の活動電位を計測するための解析系を立ち上げた．以上により，平成31年度に実施するイオンマイクロビーム局部照射による線虫の体壁筋細胞活動のデータ解析の基盤が整った．
(2)線虫の神経‐筋モデルによる細胞機能推定の基盤構築
本研究では，線虫の運動神経と筋細胞の実接続構造に基づいて構築した，実在の細胞一つひとつと対応付けのできる神経‐筋モデルを用いて，コンピュータ上で仮想的に特定の細胞の機能を不全にして機能推定することを目指す．平成30年度は，線虫の神経-筋モデルの細部の調整を行った．これにより，イオンマイクロビーム局部照射のデータを活用して細胞機能推定を行う平成31年度の研究のための基盤が整った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
線虫の局部機能抑制のためのイオンマイクロビーム局部照射に用いる量研高崎研のAVFサイクロトロンが，故障改修のために平成30年度6月より3月まで運転停止（実験利用停止）となった．これは，本研究課題応募時には想定しなかった事態であった．このため，平成30年度に予定していたイオンマイクロビーム局部照射実験を実施することができず，課題の進捗がやや遅れている．ただし，実験解析系の基盤形成に注力できたため，これらは当初計画以上に順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に量研高崎研のAVFサイクロトロンの故障改修のために実施できなかった線虫に対するイオンマイクロビーム局部照射実験を重点的に行う．この局部照射で得られたデータを，平成30年度に完成せた線虫の神経‐筋モデルにフィードバックし，細胞機能推定を行う．
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| Causes of Carryover |
イオンマイクロビーム局部照射に用いる量研高崎研のAVFサイクロトロンが，故障改修のため平成30年度6月より3月まで運転停止（実験利用停止）となった．このため，平成30年度に予定していたイオンマイクロビーム局部照射実験を実施することができず，実験関連の物品費や研究分担者の実験参加のための旅費の執行を見送ったため，次年度使用額が生じた．
平成31年度は，平成30年度に実施できなかった線虫に対するイオンマイクロビーム局部照射実験を重点的に行う．実験を効率化するため，次年度使用額の一部を実験を補助する業務補助員1名の人件費に充てる．その他については，当初計画通りに使用する．
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