Swarm intelligence of new neurons: understanding behaviors for efficient regeneration
| Project Area | Heterogeneous swarm intelligence: Innovative design of swarm intelligence inspired by collective behavior of variety of cells |
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| Project/Area Number |
21H05106
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Doshisha University (2022-2023)
Nagoya City University (2021) |
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Principal Investigator |
金子 奈穂子 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (20464571)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥41,990,000 (Direct Cost: ¥32,300,000、Indirect Cost: ¥9,690,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥24,700,000 (Direct Cost: ¥19,000,000、Indirect Cost: ¥5,700,000)
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| Keywords | 脳室下帯 / ニューロン再生 / 細胞移動 / 脳梗塞 / 新生ニューロン / 鎖状細胞移動 / アストロサイト / 群知能 |
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| Outline of Research at the Start |
成体脳内の脳室下帯で産生された新生ニューロンは、細長い細胞塊を作り、交互に足場となりながら、周囲のグリア細胞に作らせたトンネルの内部を移動して、再生に寄与する。しかし、移動・足場形成・トンネル誘導という複数のタスクを交互に分担するヘテロな細胞群としての挙動のメカニズムは不明である。本研究では、この挙動を抽象度の高い数理モデルを用いて群としての移動制御機構を見出すとともに、その基盤となる分子機構を解析し、新生ニューロンが「群」として精緻な脳機能の修復に寄与する群知能的な移動制御メカニズムを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021研究実施計画: 1.脳梗塞巣に移動する新生ニューロンの長時間ライブイメージング
成体マウスの中大脳動脈を一過性に閉塞する脳梗塞モデルマウスを作製し、以下の実験に用いる。 1)我々が確立した共焦点顕微鏡を用いた脳スライスのライブイメージング手法を更に改良し、脳梗塞巣に向かって移動する新生ニューロンの挙動をタイムラプスイメージングで長期記録を行う。数理モデル解析を行う領域内研究者(A01加納博士)と撮像方法の詳細について検討を行う 。2)新生ニューロンとアストロサイト、その周囲の足場構造(血管など)が蛍光標識される遺伝子改変マウス(Dcx-DsRed, GFAP-EGFP, Iba1-EGFP , Flk1-EGFPなど)を用いて脳梗塞モデルを作製し、梗塞巣へ移動する新生ニューロン間、新生ニューロン-アストロサイト、新生ニューロンと 周囲組織とのダイナミックな相互作用を記録する。
2.移動・成熟中の新生ニューロンのSingle cell RNAseq
1)トランスジェニックマウスやウィルスを用いて脳梗塞モデルマウスの新生ニューロンを蛍光標識、または蛍光標識後の新生ニューロンを脳梗塞モデルの脳内に移植し、1から5週間で固定切片を作製して組織学的解析を行う。新生ニューロンの分布・分化状態を調べて、シングルセルRN Aシークエンシングのサンプリングを行う至適のタイムポイントを決定する。 2)上記1)で蛍光標識した、内在性または移植由来の新生ニューロンを組織から回収し、FACSを用いて分取する方法を検討する。
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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
脳梗塞後の脳スライスを用いたタイムラプスイメージングが、技術的な難しさのため、予定通りに進行しなかった。脳スライスのライブイメージングを用いて行う計画であった実験について、新生ニューロンの鎖状細胞移動をin vitroで再現できる包埋培養法に変更して行なった。現所属からの転出が決まったため、異動の準備等のため、研究の進捗が一時遅れたが、領域間の共同研究遂行に必要な実験の条件検討は行うことができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度より同志社大学に異動して、研究室を運営する。新たな環境で、前年度に引き続いて同様の実験を行うために、必要な備品、物品を速やかに購入し、研究環境の整備を行う。また、動物の飼育、手術環境や機器の変化が実験結果に与える影響を慎重に検討しながら研究を進める。今年度にやや進行が遅れた解析について、撮像・解析法を再検討して加速させる予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(12 results)
