2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study on mechanisms of motor control in C. elegans using region-specific irradiation and neuromuscular model analysis
| Project/Area Number |
18K18839
|
|---|
| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
|---|
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)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽 智 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (80724351)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
|
| Keywords | マイクロビーム / C. elegans / マイクロチップ / 中枢神経系照射 / 運動リズム |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
モデル生物の線虫（C. elegans）の運動制御機構を探るため，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，線虫の頭に位置する神経環（中枢神経系に相当）の直径約20 μmないし約60 μmの範囲を狙って炭素イオンビームを照射した．この実験では，独自開発した線虫収容保定用PDMSマイクロチップ「Worm Sheet」を用い，線虫を直線状のマイクロチャネルに封入することで生理活性を損なわず照射中の動きを抑制した．
線虫局部照射実験の結果，中枢神経系とその周辺の筋細胞への炭素イオン照射直後には，線量依存的かつ照射面積依存的な全身運動の一時的な低下が観られること，及びこの運動低下は中枢神経系への照射影響を反映していることなどが示唆された．また，中枢神経系照射後も，全身運動を担う体壁筋が頭部から尾部まで順に収縮・弛緩を繰り返す，筋活動のいわば「波」の伝搬が観られたことから，線虫の全身運動のリズム生成を担っているのは，中枢神経系ではなく全身の筋細胞ネットワークである可能性が強まった．これら一連の実験結果を学術論文にまとめて国際誌に発表するとともに，プレス発表を行った．
さらに，線虫の体のダイナミクスモデルに基づく環境摩擦の推定方法を考案し，線虫の体と環境との間に生じる摩擦が全身運動の生成・制御にどのように作用するのかを解析した．その結果，線虫の全身運動時の筋活動レベルが環境摩擦に応じて変化することなどを見出した．
|
