Unraveling the role of peri-synaptic collagen in ageing with protein engineering

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21KK0134
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 長井 淳 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (60892586)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 早野 元詞 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任講師 (30593644) ; 奥田 覚 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 准教授 (80707836)
• Project Period (FY): 2021-10-07 – 2025-03-31
• Keywords: タンパク / 脳 / 老化

Outline of Annual Research Achievements

ECMはすべての組織に存在する非細胞性の構成要素である。生化学的(分子シグナリング 伝達の誘発・仲介)および生物力学的(物理的な足場)の両面で機能すると考えられている。これまで、ECMをコードする遺伝子を欠損させる研究により、ECM が発達(認知機能獲得)段階でシナプス可塑性に影響を与えることが示されてきた。しかし、老化(認知機能低下)における脳ECMの機能については未解明な点が多く残されている。本研究では、神経科学・ 老化・生物力学をそれぞれ専門とした学際的なチームが、国際共同研究を行うことにより、コラーゲンに代表されるシナプス周囲のECMを観察・操作する技術を研究開発することを目的とする。この目的を達成するために、初年度はweb会議による議論を進めた。国際共同研究のために行うべき渡航および実験については、COVID-19感染拡大防止の観点から延期を余儀なくされたが、基礎研究はそれぞれの研究室で進めることを目標に、アクションプランを具体化した。その結果としてウイルス遺伝工学を用いたECMあるいはECM分解酵素のin vivo発現系、マウスモデルの導入を進めた。また、国際共同研究先との議論に基づき、本研究に用いるツールの in silico設計を完了させ、生産に着手した。さらに、マウスモデルの搬送・搬出・受入手続きのためにMTA契約を締結した。国際共同研究先への出向計画も具体化し、来年度早期に行うことが決定した。これらの準備は次年度に行う実験計画の重要な基盤となる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究の開始は2021年12月であり、実質的な研究期間は4カ月であった。さらにCOVID-19感染拡大防止のため渡航が著しく制限されたため、実際的な国際共同研究のスタートにやや遅れが生じている。Web会議を用いて技術開発計画は具体化されたため、本年度の進捗としては十分ではないものの、次年度に進める実験を加速化していく予定である。

Strategy for Future Research Activity

来年度は、初年度に着手したウイルス遺伝工学を用いたECMあるいはECM分解酵素のin vivo発現系を用いて、マウス認知機能への影響を評価する。また、ECM分解やreinforcementの影響を分子生物学的・生物力学的手法を用いて評価する。延期した渡航および実験については、来年度の早期に行うことを決定しており、国際共同研究の具体化が計画されている。
以上のように、脳回路および認知機能におけるECMの機能を明らかにすることを目的として、実験を進める。

Causes of Carryover

COVID-19感染拡大防止のため渡航が著しく制限されたため、実際的な国際共同研究のスタートにやや遅れが生じている。Web会議を用いて技術開発計画は具体化されたため、本年度の進捗としては十分ではないものの、次年度に進める実験を加速化していく予定である。