2023 Fiscal Year Research-status Report
AQP4-dependent ATP/Adenosine releaser from astrocyte following neuronal activities
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22K06431
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
森田 光洋 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (50297602)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚本 寿夫 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (90579814)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | アデノシン / AQP4 / 光遺伝学 / ホログラフィック顕微鏡 / カルシウムイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
独自に開発したアデノシンに対するバイオセンサーを用いて見出されたAQP4依存的なアデノシン放出は、神経活動に伴いアストロサイトのAQP4を介した水の動態が誘導されることを示唆している。本研究では、2光子ホログラフィック顕微鏡を中心に神経活動に伴う水動態と、これに関連したアデノシン放出の可視化を試みている。本年度は、これまでの研究で明らかになった2光子蛍光イメージングに伴うオプシンの活性化、いわゆるクロストークの問題に焦点を当て、この解決に取り組んだ。具体的には、一般的に広く用いられているGCaMPと赤色にシフトしたChRmineなどのオプションの組み合わせにおいて、GCaMPのイメージングに伴うオプションの非特異的な活性化を確認した。この非特異的活性化を回避するために、蛍光タンパク質とオプションの吸収波長が逆になるRCaMPとeTsChR2の組み合わせを検討したところ、1光子励起のRCaMPイメージングはオプシンの非特異的な活性化を引き起こさず、オプシンの応答が検出され多一方で、２光子励起ではオプシンの応答が消失した。これは RCaMPのIsosbestic pointにおける蛍光がGCaMPなどよりも大きいためであると考え、RCaMPの１光子吸収波長（約560 m） から推定される２光子吸収波長1120 nmよりも長い波長におけるイメージングを検討した。その結果、1200 nmでeTsChR2の応答が回復することが明らかとなった。これは励起波長を最適化することで、クロストークの影響を受けないall optical physiologyが可能であることを示している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度の研究により、光遺伝学刺激とカルシウムイメージングを同時に行うall optical physiologyでは、イメージングに用いる励起光が、オプシンを活性化してしまう、いわゆるクロストークの問題があることが明らかになった。本年度はこの問題に焦点を当てて、検討を行うことにより、クロストークの影響を回避する技術的な進展が見られた。しかしその一方で、水の動態とアデノシンを可視化するという、本来の目的が大幅に遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度達成した、クロストークの影響を受けないall optical physiologyの手法を活用し、研究計画の中心である、AQP4依存的なアデノシン放出の背景にある、神経活動に伴う水動態の変化の実体を解明するとともに、そのメカニズムを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
前年度の研究により明らかになった技術的な課題の検討を行ったため、本来行うべき実験に送れが生じており、そのため、本研究課題の支出が抑えられた。なお、上記の技術的課題は光学技術に関連して得られている別の研究助成により行われている。すでに述べているように、技術的課題は克服されたため、来年度は従来の目的に沿った研究に注力し、本研究費を活用する。
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