2020 Fiscal Year Annual Research Report
学習や環境変化によるシナプス分子のナノレベルでの微細配置の変容
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20H03427
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
廣瀬 謙造 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (00292730)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シナプス / 超解像イメージング / ナノ微細配置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はマウス脳凍結切片でのシナプス分子局在を超解像顕微鏡で可視化解析を行うためのプラットフォームの確立を目指して研究を実施した。
マウス脳の各部位でのシナプス分子を単一分子局在化法を測定原理とする超解像イメージング法である確率的光学再構築顕微鏡法（STORM法）で可視化解析するために、マウス脳の凍結切片を用いてシナプス分子の蛍光免疫染色条件を最適化した。ここでは、主に神経伝達物質の放出に関わる分子群やシナプス後部の神経伝達物質受容体などのシナプス分子を対象として、個々の分子についてSTORM法に適用できるレベルの染色効率や特異性が得られるように染色条件を最適化した。続いて、複数種類の分子のシナプスでの共局在の様子を調べるために、二重・三重染色に最適な一次抗体及び二次抗体組み合わせの探索を行った。テストを通じて最適な撮像条件を決定し、得られた超解像イメージから微細構造間の位置関係を解析するために統計的手法を組み入れた解析系も構築した。具体的には、３重染色標本に対するSTORM法に適した蛍光明滅特性（放出光子数、蛍光輝点密度）で、チャネル間での蛍光シグナルの漏れ込みを最小化できるように二次抗体標識に用いる蛍光色素の種類や光学フィルタ―を選定し、撮像条件の最適化を行う。また、Pair correlation関数（PCF）や周波数解析を利用して、異なる複数種類の分子の微細配置の空間相関解析を可能にした。今年度の実績によって、次年度以降の実証的な研究へ進むことが可能になった。
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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
本年度に計画していたマウス脳凍結切片でのシナプス分子局在の可視化解析プラットフォームの確立が順調に進んだため。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウスが条件学習をした際や飼育環境の違いによってシナプス分子の微細配置にどのような変化が生じるのかをSTORMイメージングによって調べる。まず、強力な条件学習として汎用されている恐怖条件付け文脈学習のタスクを課したマウスで扁桃体内中心核と、文脈学習に重要な役割を担っていると考えられている海馬を中心にシナプス分子の微細配置の変化を調べる。学習成立した後から恐怖学習の消去を担っている腹内側前頭前野辺縁下部でのシナプス分子の微細配置がどのように変化しているのかを経時的に調べ、恐怖記憶の消去のタイムコースとシナプス分子の微細配置との関係を明らかにする。次に恐怖学習タスクより穏やかな外部刺激であるエンリッチ環境下での飼育がシナプス分子の微細配置にもたらす変化をSTORMイメージングによって調べ、エンリッチメント環境下での飼育によってシナプス分子の微細配置の位置関係にどのような変化が生じるのかを明らかにする。
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| Remarks |
東京大学大学院医学系研究科機能生物学専攻細胞分子薬理学分野
http://www.pharmacol.m.u-tokyo.ac.jp/
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