2015 Fiscal Year Annual Research Report
in vivo RNA Imaging Toward Mapping the Dynamics of Gene Expression in the Plastic Brain
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26702038
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
王 丹 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 助教 (50615482)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | RNA methylation / in vivo / real-time / spatiotemporal / mechanism |
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| Outline of Annual Research Achievements |
転写制御は、シナプス活動と長期記憶を結び付ける重要な機構である。しかし、ゲノムの発現情報がどのようなダイナミクスで、外部からの刺激に柔軟に応答して学習・記憶を介する神経回路に可塑性をもたらすかについて、その作動機序は未だに解明されていない。本研究では、「in vivo RNAイメージング」の基盤技術を開発し、学習過程でおきる脳内RNAの時空間動態をリアルタイムで定量的・動的に計測することによって、学習とゲノム発現の関連性を明らかにし、長期記憶や脳の可塑性における分子作動機構を解明することを目的としている。2015年度までは、研究者らは生体に害のない点灯型蛍光プローブを導入することで、生きた組織において細胞核内の特定のRNAの動きを可視化することに成功した(Oomoto et al., Nucl Acids Res, 2015)。新しいイメージング法は、目的RNAの濃度によって蛍光の強さが変わるため、生体内で標識したRNAの定量的な評価にも応用できる。in vivoイメージングで初めて示すことができたのは薬剤を投与したときの細胞内でのRNAの動きが生体組織内の細胞と培養された細胞とで異なることの定性的評価である。新しいイメージング手法は、遺伝子操作を必要としない生体内でのRNAの集まりの出現や消失といった「RNA本来の振る舞い」を研究する手法として記憶学習、脳可塑性に伴う応答メカニズムを解明する基盤技術として出来つつある。
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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
2015年度では記憶学習に伴う神経回路における遺伝子発現のリアルタイム蛍光イメージングが可能となる基盤技術として、生きた脳組織での内在性RNAの蛍光ラベルおよびリアルタイムイメージングに成功した（Oomoto et al., Nucleic Acids Res, 2015)。本技術の進展によって、「in vivo RNAイメージング」の基盤技術が出来つつある。しかし、学習中におきる遺伝子発現の俯瞰的イメージングに至っていないので最終目標には到達していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はプロジェクトの最終年度にあたり、「脳組織ごとでのRNA in vivoイメージングおよび学習マウス脳でのRNAイメージング」と行う。具体的には、「in vivo electroporationによる遺伝子発現変化の評価（ベースライン）を決め、運動学習に伴う遺伝子発現変化を生きたマウス脳内で測定する。
1. プローブ導入による遺伝子発現変化のプロファイルおよびベースラインRNAのシグナルを決める；
2. 応答遺伝子をターゲットする機能評価済みプローブの4種類を生きたマウス脳に導入して、運動させながら、RNA in vivoイメージングする；
3. 運動学習誘導時におきる遺伝子発現変化をリアルタイムで観測する。
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[Journal Article] ECHO-liveFISH: in vivo RNA Labeling Reveals Dynamic Regulation of Nuclear RNA Foci in Living Tissues2015
Author(s)
Oomoto I, Hirano-Suzuki A, Umeshima H, Han YW, Yanagisawa H, Carlton P, Harada Y, Kengaku M, Okamoto A, Shimogori T, and Wang DO.
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Journal Title
Nucl Acids. Res
Volume: 43
Pages: e126
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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