2021 Fiscal Year Annual Research Report
Construction and control of singularity synapses with sinthetic synapse organaizer proteins
Publicly Offered Research
| Project Area | Singularity biology |
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| Project/Area Number |
21H00442
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| Research Institution | Aichi Medical University |
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Principal Investigator |
武内 恒成 愛知医科大学, 医学部, 教授 (90206946)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シナプス / 神経再生 / 中枢神経損傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経シナプスを人為的に結合する“シナプスコネクター”の人工キメラ分子合成に成功し、脊髄損傷マウスの劇的な生理機能回復を示すに至った（Science (2020）国際共同研究）。これは全く新しいコンセプトの人工分子であり、神経再編成の過程で領域時間特異的に人為的シナプス形成を行うことが出来る。本研究は、新規“人工シナプスコネクター”により、狙った部位とタイミングで人為的に“シンギュラリティシナプス”を形成させ、シンギュラリティシナプスに誘導される局所分子発現(Single cell RNA-Seq)から回路再編(回路2重Trace解析)さらに個体生理機能改善(AI Motion capture)まで、回路再編から機能発現のアウトプットを多階層に抽出解析することを目的としている。これまでに、組み換えが起こっている髄節内領域を単離して、コントロール対照群と比較しながら経時的にSingle Cell RNA-Seqにより遺伝子変動を解析を10XGeomics Chroniumをもちいて遺伝子プロファイルを取得できた。
これら解析から、シンギュラリティシナプスに誘導されて周囲で経時的にどのような遺伝子変動があり何が惹起されるか、周囲シナプス形成バーストが起こることを確証できる結果を得ることが出来た。さらに機能回復のアウトプットデータとしてAIを用いたモーションキャプチャーを推進した。回復過程での微細な運動変化を詳細に解析する手法を確立した。
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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
シンギュラリティシナプスをシナプスコネクターによって誘導した際の、局所遺伝子発現を(Single cell RNA-Seqから抽出解析することを推進することが出来た。このデータをもとに、周囲のシナプスの活性化にも寄与することや、今後さらに周囲組織での時間経過でのシナプス形成過程を推測できるシステムが出来た。現在、回路再編を微細な組織化学によって進めており、これらのデータとの統合を進める。 また、AIキャプチャーによる運動生理機能回復も追跡できるようになり、回路接続と機能回復を併せて解析できるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
どの神経回路が接続することが機能回復に直結しているのか、またシンギュラリティシナプスからどのような周囲環境でのシナプス形成が誘導されるかを、組織レベルでの神経トレースを推進する。さらに遺伝子発現プロファイルも時間経過との相関を取ってゆき、統合的に説明ができるように推進する。さらに、局所でのシンギュラリティシナプスの誘導だけではなく、班内共同研究として、CALI法によるその微細領域での不活化の実験系を組み込むこととした。機能がすべて投与したシナプスオーガナイザーから生じるものであるかを、局所的な機能抑制によってみることでさらに精緻なデータを得ることが出来る。
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