| Project Area | Glia decoding: deciphering information critical for brain-body interactions |
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| Project/Area Number |
20H05898
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松田 道行 京都大学, 生命科学研究科, 研究員 (10199812)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
隅山 健太 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (00370114)
寺井 健太 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 教授 (20616073)
幸長 弘子 兵庫県立大学, 理学研究科, 准教授 (30729207)
山平 真也 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (70750652)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥100,100,000 (Direct Cost: ¥77,000,000、Indirect Cost: ¥23,100,000)
Fiscal Year 2024: ¥21,580,000 (Direct Cost: ¥16,600,000、Indirect Cost: ¥4,980,000)
Fiscal Year 2023: ¥21,840,000 (Direct Cost: ¥16,800,000、Indirect Cost: ¥5,040,000)
Fiscal Year 2022: ¥20,670,000 (Direct Cost: ¥15,900,000、Indirect Cost: ¥4,770,000)
Fiscal Year 2021: ¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000)
Fiscal Year 2020: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
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| Keywords | 上皮細胞増殖因子 / FRETバイオセンサー / ERKマップキナーゼ / 細胞集団運 / グリア / 多光子顕微鏡 / 近赤外蛍光タンパク質 / ERK MAPキナーゼ / 細胞間情報伝達 / ERK / マップキナーゼ / 蛍光タンパク質 / 蛍光イメージング / FRET / バイオセンサー |
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| Outline of Research at the Start |
本領域のA01班は、脳内の複数の機能要素（神経回路、グリア、血管など）の統合メカニズムを探索し、A02, A03班で実施される末梢臓器や全身レベルでの応答と関連付けることで領域全体の推進と当該学問分野の変革を目指す。本計画研究はグリア細胞間、グリアと神経、グリアと血管など、グリアを中心とするさまざまな細胞間コミュニケーションを可視化する技術の開発と提供を担う。特に、神経回路活動のような速い情報処理（ミリ秒～分）ではなく、代謝環境変化に代表される遅い情報処理（分～日）を担う分子の時空間活性変化を可視化する技術を確立し、他の計画班と協力してグリアが脳機能を制御するメカニズムをデコーディングする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度導入したアストロサイト特異的Cre発現マウスGlast-CreERおよびミクログリア特異的CRE発現マウスCx3Cr1-CreERをERKおよびPKAのFRETバイオセンサーのfloxマウスと交配させ、タモキシフェンによる誘導を行った。しかし、いずれもFRETバイオセンサーの発現を多光子顕微鏡下で観察することができなかった。そこで、CREによる組換えが起きていない可能性を考えて、免疫組織化学染色で発現を確認したところ、わずかながら発現が観察できた。このことは、現在使っているfloxマウスのプロモーターでは、十分なFRETバイオセンサーの発現ができないことを意味している。そこで、floxマウスを使う系を断念し、組織特異的プロモーターを有するAAVウイルスでプローブを発現させることとした。脳血液関門を透過できるPHP.eBを血清型プロモープロモーター的GfABC1Dをプロモータに持つAAVを作成し、グリア特異的発現を確認した。また、より深部のイメージングを可能とするために、Cre依存性にPhycocyanobilin (PCB)を発現するトランスジェニックマウスの作成を行った。PCBはiRFPに結合すると、Biliverdinに結合しているiRFPよりも格段に明るくなることが培養細胞で知られているからである。PCB発現マウスのバッククロスを行いシンジェニックにしたあと、Creの誘導を行って、PCBを発現するマウスの作成に成功した。さらに、国立循環器病センターに導入された多光子顕微鏡を使って、1 mmを超える深さの脳の観察ができる系を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
CRE依存性にマウス脳に発現させたFRETバイオセンサーが想定外に暗く、多光子顕微鏡でのイメージングができなかった。そこで、急遽、AAVを用いた遺伝子導入法に変更することにしたため、実験がやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
血液脳関門を透過できるAAVの利用の目途が立ったため、上記の実験の遅れは十分取り戻せる。また、PCB発現によりより深部でのイメージングが可能とわかったため、その技術開発に注力する。
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