Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
発達中の神経細胞内のシナプスは、その形態をダイナミックに変化させており、メゾ複雑体であると言える。シナプスの形成異常が自閉症スペクトラム障害 (ASD) の発症につながる可能性が考えられている。申請者たちはシナプス形成の制御機構について超解像STED顕微鏡を駆使して研究してきた。本研究では、超解像STED顕微鏡と膨張顕微鏡法を組み合わせる。この顕微鏡法を駆使して多様なシナプス微細形態の画像データを取得し深層学習で解析することで、これまで不明な点が多かったシナプスの発達様式が明らかになる。ASDモデル動物を使った実験の結果から、本研究が将来的にASD病態の解明につながる可能性が期待できる。
脳内の神経ネットワーク内で神経細胞間の情報を伝達する際にシナプス前部から神経伝達物質が放出されてシナプス後部に濃縮する神経伝達物質受容体に結合する。シナプスは100~500 nm程度の大きさの構造で、発達過程でシナプス形態がダイナミックに変化することから、発達中のシナプスはメゾ複雑体であると言える。シナプス形態がシナプス伝達に大きく影響することは明らかだが、脳内で発達中にどのように変化するかは不明な点が多い。シナプスの発達過程の異常が患者数の多い自閉症スペクトラム障害 (ASD) の発症につながると考えられているが、シナプス形態のどのような異常がASD発症につながるかは明らかになっていない。これまでに、シナプス形成の制御機構について超解像STED顕微鏡を駆使して研究してきた。一連の研究の過程で、発達中のシナプスの微細形態が多様であることを見出した。本研究では、超解像STED顕微鏡と膨張顕微鏡法を組み合わせて三次元で分解能が40 nm程度の超解像蛍光顕微鏡法を開発する。この顕微鏡法を駆使して多様なシナプス微細形態の画像データを得、膨大な数の画像データを深層学習で解析することで、これまで不明な点が多かったシナプスの発達様式を明らかにする。これまでに、超解像STED顕微鏡と膨張顕微鏡法を組み合わせて三次元で分解能が40 nm程度の超解像蛍光顕微鏡法の開発を進めてきた。シナプス前部と後部のマーカーを用いて条件検討を進め、最適化が完了した。シナプスの画像データを解析する目的でAI画像解析ソフトウエアを導入し、解析法を改良した。さらに、超解像蛍光顕微鏡法で観察したサンプルの電子顕微鏡による構造確認も進んだ。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2024 2023 2022
All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 3 results, Open Access: 2 results) Presentation (3 results)
Journal of Cell Biology
Volume: 223 Issue: 1
10.1083/jcb.201902050
Genes to Cells
Volume: 28 Issue: 8 Pages: 563-572
10.1111/gtc.13035
Neuroscience Letters
Volume: 797 Pages: 137059-137059
10.1016/j.neulet.2023.137059
