2022 Fiscal Year Annual Research Report
なぜ概日リズム中枢はGABA作動性神経細胞から構成されるのか？
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20H03425
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
榎木 亮介 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 准教授 (00528341)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江川 潔 北海道大学, 医学研究院, 助教 (40450829)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 概日時計 / GABA / 神経ネットワーク / イメージング / カルシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、哺乳類の概日リズム中枢である視交叉上核が、「何故GABA作動性神経細胞で構成されるか」、という生理的意義を、光イメージング技術を駆使して解明することを目指している。一般にGABAは幼弱期の神経細胞では興奮性に働き、生後発達と共に抑制性の作用へと切り替わることが知られているが、視交叉上核はGABAの応答性が興奮性-抑制性が24時間で変動することが報告されている。GABAの応答性を決定する主たる要因はクロライドイオンであり、視交叉上核ではクロライド濃度が概日変動することが報告されているが、これまでの研究はパッチクランプ計測による短時間の1細胞計測を根拠にしており、ヘテロな細胞集団で構成される視交叉上核の神経細胞ネットワークがどのようにクロライド濃度を長期間スケールで変化させるかは未知のままであった。これまでの試みにより、遺伝子コード型クロライドプローブを発現するアデノ随伴ウイルスを用いて、視交叉上核の神経細胞における発現とその機能確認を行ってきた。長期蛍光イメージング顕微鏡システムにより数日間の連続的なタイムラプス計測を行い、クロライドイオン濃度の24時間のリズムを細胞ネットワークレベルで観察し、ネットワークにおける特徴的な部位差とリズム位相パターンを見いだしている。またクロライドイオンとカルシウムイオンの同時イメージング計測により、"概日クロライドリズム"の位相を決定した。現在は引き続き、細胞内クロライド濃度を規定する輸送体や調節因子の阻害剤を添加する実験を行い、概日クロライドリズムのリズムパラメーターや空間パターンを詳細に解析している所である。
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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
これまでに遺伝子コード型クロライドプローブの発現のためのアデノ随伴ウイルスを作成し、視交叉上核の神経細胞における発現とその機能確認を行っており、プローブの蛍光輝度が細胞内クロライド濃度を正確に反映すること、またこれまでのパッチクランプ計測により報告されている濃度とほぼ一致することなどを確認しており、本研究の実現性を担保する一連のデータを得ている。目標としている細胞内クロライド濃度のイメージングに成功しており、細胞ネットワークレベルでの概日クロライドリズムの時空間パターンを決定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き細胞内クロライド濃度を規定する輸送体や調節因子の阻害剤を添加する実験を行い、概日クロライドリズムのリズムパラメーターや空間パターンを詳細に解析する。
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