| 研究領域 | 翻訳速度調節機構を基盤としたパラメトリック生物学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05786
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
池内 与志穂 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30740097)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
38,090千円 (直接経費: 29,300千円、間接経費: 8,790千円)
2022年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
2021年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2020年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
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| キーワード | オルガノイド / リボソーム / タンパク質合成 / 神経 / 可塑性 / 多電極アレイ / 軸索 / ヒトiPS細胞 / 翻訳 / パラメトリック / 脳 / ALS |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では柔軟な神経らしさを作り出すパラメトリック翻訳制御の解明を目指す。申請者らがマイクロデバイスを用いてヒトiPS細胞から作製する手法を開発した神経組織を用いることによって、神経活動の強弱に依存する翻訳速度の細胞内局所的変化を網羅的に解析し、神経機能の基盤となる翻訳制御の実態と機構を明らかにする。神経細胞の局所翻訳制御の本質を、領域内で開発される新技術をフル活用することによって生体脳機能へ演繹することにより、柔軟な脳機能を支えるパラメトリックな翻訳制御機構を解明する。
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| 研究成果の概要 |
大脳オルガノイドを2つ軸索束を介して接続した大脳コネクトイドの回路構造が、どのように神経活動を変化させるのかを知るために、タンパク質合成に着目して細胞の内部状態の変化を調べた。その結果、大脳オルガノイドを2つ直接密着させたアセンブロイドに比べてコネクトイドでは軸索の状態を制御する膜タンパク質の量が増えていることが明らかになった。このタンパク質がコネクトイドの内部ネットワーク状態を制御する鍵になると考え、アゴニストとアンタゴニストで活性を調節したところ、オルガノイド間の神経活動のやりとりを制御できる手法として活用できることがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
神経回路構造を変化させることで神経活動が変化するが、それに伴って遺伝子発現も変化することを示した。この遺伝子発現が神経活動の制御を行なっており、神経回路の構造、活動、遺伝子発現のそれぞれが密接に絡み合っている様子を試験管内で観察することができた。この知見を実際の脳内の回路に当てはめて検討することによって脳の機能の基盤的機構を調べることができるだろう。また、オルガノイド間の神経活動のやりとりを調節することができたため、同様の手法で脳内の活動を変化させ、領域間の機能的な関連や協調について調べるために役立つと考えられる。
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