2023 Fiscal Year Research-status Report
単一ニューロンの電気生理学的活動と遺伝子発現を統合する手法の開発と睡眠への応用
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23KJ0398
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
荒井 佳史 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| Keywords | レム睡眠 / シングルセル解析 / 電気生理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の睡眠はレム睡眠とノンレム睡眠の二つから構成されている。このうち、レム睡眠は夢をみる睡眠として知られている。近年の研究では、レム睡眠の減少が認知症のリスクや全死亡率の上昇に関与することが明らかにされ、レム睡眠が我々の健康にも重要であることが示唆されている。一方で、レム睡眠の生理的な機能は完全には明らかにされていない。その理由として、レム睡眠を制御する神経回路が十分に解明されておらず、レム睡眠特異的な人工的な操作が困難であることがあげられる。そこで、本研究ではレム睡眠の制御に重要である脳幹に着目し、レム睡眠制御に重要なニューロンのサブタイプを同定し、メカニズム解明に向けた研究を行っている。
これまでの研究成果から、電気生理学的な手法を用いて睡眠覚醒サイクルでニューロンの活動を記録し、橋背側や延髄腹側からレム睡眠中に選択的に活動するニューロンを検出している。一方で、脳幹のニューロンは様々なサブタイプのニューロンが混在しており、このようなニューロンのサブタイプを明らかにすることは困難だった。近年の1細胞遺伝子発現技術の発達により、細胞の詳細な遺伝学的サブタイプの同定が可能となった。そこで、本年度は、橋背側や延髄のニューロンのサブタイプを明らかにすることを目標とし、シングルセル解析を行った。具体的には、ニューロンの活動マーカーであるcFosの発現を指標に、レム睡眠中に活動したニューロンの同定が可能になるように実験を行った。現在、得られたデータの解析を行っている。
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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
レム睡眠中に活動するニューロンのサブタイプを明らかにするために、シングルセル解析を行うことができた。この実験から得られた結果は、公共データベースのRNA-seqデータと合わせて、電気生理学的に記録後に1細胞遺伝子発現解析を行った際のリファレンスとしても使用予定である。また、研究室の引っ越しに伴う、電気生理学的な記録を行うためのセットアップの移設も完了し、記録が問題なく可能なことも確認できたことから、電気生理学的に記録したニューロンの1細胞遺伝子発現を実現に向け、着実に研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに記録したニューロンの標識が可能であることを確認している。本年度は、脳組織からニューロンを単離し、実際に遺伝子発現解析が可能であることを確認する。その後、睡眠覚醒サイクルで記録・標識したニューロンの遺伝子発現解析を行い、本年度実施したシングルセル解析や公共データベースを利用したサブタイプの解析を行う。ニューロンを効率よく探索するため、光遺伝学を組み合わせて電気生理学的な記録を行う。
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| Causes of Carryover |
国際学会に参加するために確保していた予算を次年度に繰り越して使用することになったため、次年度使用額は国際学会の参加費として使用する。
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[Presentation] ELECTROPHYSIOLOGICAL RECORDING OF THE ACTIVITY OF A NOVEL SUBTYPE OF REM SLEEP REGULATING NEURONS ACROSS THE SLEEP/WAKE CYCLE2024
Author(s)
Yoshifumi Arai, Mitsuaki Kashiwagi, Mika Kanuka, Takaya Suganuma, Kaeko Tanaka, Takeshi Kanda, Iyo Koyanagi, Masanori Sakaguchi, Masashi Yanagisawa, Yoshimasa Koyama, Yu Hayashi
Organizer
FENS Forum 2024
Int'l Joint Research
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[Presentation] レム睡眠を制御する新規サブタイプニューロンの活動記録2023
Author(s)
荒井佳史, 柏木光昭, 鹿糠実香, 菅沼貴也, 田中可恵子, 上田壮志, 小柳伊代, 坂口昌徳, 柳沢正史, 小山純正, 林悠
Organizer
日本動物学会第76回関東支部大会
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