2020 Fiscal Year Research-status Report
Identification of cell clusters in the brain generating behavior and cognition and experimental validation of their neurophysiological functions
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20K15891
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
田路 矩之 北海道大学, 理学研究院, 博士研究員 (20866371)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 動物行動 / ソングバード / 神経科学 / Single cell RNA-seq / 細胞機能行動学 / Single cell ATAC-seq / 細胞タイプ特異的エンハンサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、脳内細胞群が、どのように個体の行動・認知を細胞集団単位で制御しているのかを明らかにすることである。そのために、ソングバードの音声生成回路（ソングシステム）に、どのような細胞集団が存在するのかを網羅的に明らかにし、各々の細胞集団が音声発声学習・生成にいかに関与しているのか、実験的検証を実施している。
当該年度において、ソングシステムを構成する細胞集団の網羅的同定およびそれら細胞集団特異的遺伝子発現操作を可能とするエンハンサー配列の取得を目的として、キンカチョウ個体の脳サンプルを用い、ソングシステムを構成する歌運動神経核HVC, RAを構成する単一細胞レベルでのsingle nuclei RNA-seq (snRNA-seq)およびsnATAC-seqを実施した。snRNA-seqの解析結果より両神経核を構成する10以上に大別される細胞集団を同定し、それらの特異的マーカー遺伝子を特定した。また、snATAC-seqの解析結果より、マーカー遺伝子の発現を制御している集団特異的エンハンサー候補を多数同定した。現在、一部の集団特異的エンハンサー候補を試験的に発現ベクターに導入し、アデノ随伴ウイルスベクターを用いて歌神経核HVCおよびRAに導入することで、細胞集団特異的な遺伝子発現を誘導することができるかどうかを確認している。今後は細胞集団タイプ特異的に遺伝子発現を誘導することの確認できたエンハンサーを用いて特定の細胞集団を操作し、歌にどのような変化が生じるのかを検証していく。
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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
当初に予定していた実験の結果をえて、現在解析を進めることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度においては、効果的な細胞集団特異的エンハンサーを同定し、特定細胞タイプ限定的な操作を試みる。
操作内容としては、i) ジフテリア毒素dtAを用いたターゲット細胞タイプへのアポトーシス誘導、ii) オプトジェネティクスを用いた発火タイミングの人為的制御、を予定している。
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| Causes of Carryover |
理由：
snRNA-seqおよびsnATAC-seqの実施に際して、所属研究室の他の研究との抱合せや他の研究機関との共同研究で行う等により、想定よりもコストが削減できたため。
使用計画：
今後、作成したsnRNA-seqおよびsnATAC-seqライブラリの追加シークエンスを行う際に使用する。また、実施個体数を増やしての追試に使用する。
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