2012 Fiscal Year Annual Research Report
神経調節システムｉｎ ｖｉｔｒｏ再構成による迷走神経刺激作用機構の解明
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23240065
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
神保 泰彦 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (20372401)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湯ノ口 万友 鹿児島大学, 理工学研究科, 教授 (10094187)
佐久間 一郎 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50178597)
川合 謙介 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (70260924)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 脳・神経 / 神経科学 / 細胞・組織 / 分子認識 / ナノバイオ |
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| Research Abstract |
平成24年度の研究実施計画として設定した検討課題に対して以下の成果を得た．
(1) 脳幹神経核から採取した細胞群の培養
海馬，大脳皮質等上位の中枢神経系に広範囲調節系として作用し，かつその同期活動（同期活動制御が正常な範囲を逸脱した場合にてんかん様の活動が発生すると考えるのが本研究の立場である）制御に本質的な役割を担うと考えられる青斑核（locus ceruleus; LC, ノルアドレナリン作動性）の細胞群採取とその培養手法確立を重点的に進めた．げっ歯類の神経系において，青斑核の細胞数はごく少数（1,500個程度）とされている．今回，脳幹組織からの系統的な切片作製と特定部分の切り出しにより試料を調整し，dopamine beta-monooxygenase (DBH: ノルアドレナリン作動性のマーカ) を指標にした免疫化学染色による評価を適用した．その結果，高効率に当該部位を摘出，採取するプロセスを確立した．
(2) 海馬培養神経回路の同期電気活動に対する神経調節物質の効果
微小電極アレイ基板（MicroElectrode Array; MEA）を利用して神経活動を時空間的に広がるパターンとして評価するのが本研究の特徴である．今回，MEA上に海馬培養神経回路を形成し，bicuculline (GABAA受容体に対するアンタゴニスト) 添加による過剰な同期電気活動の誘起と，それに対するノルアドレナリン投与の効果を調べた．20 uM の bicuculline を含む溶液中で広範囲で同期した強い自発バースト活動が発生すること，これに対するノルアドレナリン (10 uM) の投与により自発電気活動パターンが非同期的活動へと遷移することを確認した．
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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
本研究の特徴であるマイクロ加工技術を積極的に用いる計測手法の開発（MEA基板とPDMS3次元構造の組み合わせ）は順調に進捗している．また，計画初年度の実績報告で今後の推進策として設定した「個別の脳幹神経核の確実な採取」「てんかん発作のin vitroモデル確立」に対しても，一定の成果を得ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
個別の脳幹神経核の確実な採取と長期培養条件確立については引き続き検討を進める．LC については一定の結果が得られたことから，次年度は縫線核（dorsal raphe nucleus; DRN, セロトニン作動性）の摘出，細胞培養条件の最適化に重点的に取り組む．また，薬理応答として観測された同期活動パターンの調節作用を共培養系における神経活動誘起により再現する立場から実験を進める．長期・慢性的な作用が可視化できる本研究の特徴を生かし，持続的な脳幹神経細胞群の活動が海馬神経細胞群の活動に与える影響を明らかにすることを目指す．
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