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光遺伝学プローブによるシナプス除去の分子メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 13J06372
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 神経・筋肉生理学
研究機関東北大学

研究代表者

細島 頌子  東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードオプトジェネティクス / チャネルロドプシン / シナプス除去 / 活動依存性 / ランタニドナノ粒子 / 脳深部刺激
研究実績の概要

【研究の目的】本研究では、“活動的なシナプスが選択され、非活動的なシナプスが除去される”という仮説に基づき、ニワトリ胚の毛様体神経節の杯状シナプスにチャネルロドプシン(ChR)を発現させ、光刺激を与え、シナプスを発火させることで神経活動を引き起こし、そのシナプスの電気的性質および形態を解析し、シナプス除去機構が活動依存的なのかを明らかにすることを目的としている。
【研究実施計画】本年度は特に下記2点、1.脳深部での神経活動を誘発させるための高感度ChR(SFO)の解析、2.脳深部に発現したChRを活性化させる近赤外オプトジェネティクスの構築に取り組んだ。
【研究の具体的内容、意義、重要性】1.高感度チャネルロドプシンの解析 哺乳類の脳に比べ、ニワトリ胚の脳は光透過性が良いため、本研究では脳外部から光刺激を行い、脳内部のChRを活性化することにした。しかし光は脳組織を通過することで減衰するため、非常に弱い光でも活性化することができるSFOの作製と解析を行った。解析の結果、SFOは弱い光でも活性化するが、そのためには長い光照射時間が必要であり、高頻度刺激には向かないことが判明した。2.そこで組織透過性の高い近赤外光と、近赤外光エネルギーを吸収し、可視光を放出するランタニドナノ粒子を利用したオプトジェネティクスを構築した。今後、このランタニドナノ粒子を利用したチャネルロドプシンの光駆動を用いて、ニワトリ胚の杯状シナプスへの神経活動誘発を行い、シナプス除去が活動依存的か否かを検証する予定である。またこの方法は将来的に脳深部刺激等の医療への応用も期待される。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Kinetic evaluation of photosensitivity in bi-stable variants of chimeric channelrhodopsins.2015

    • 著者名/発表者名
      Hososhima S, Sakai S, Ishizuka T, Yawo H.
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: - 号: 3 ページ: e0119558-e0119558

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0119558

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Near-infrared (NIR) optogenetics using up-conversion system.2015

    • 著者名/発表者名
      Hososhima S, Yuasa H, Ishizuka T, Hiromu Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 9305 ページ: 93052I-93052I

    • DOI

      10.1117/12.2081530

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Near-infrared (NIR) optogenetics using up-conversion system2015

    • 著者名/発表者名
      Shoko Hososhima, Hideya Yuasa, Toru Ishizuka, Yawo Hiromu
    • 学会等名
      PhotonicsWest 2015
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-02-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ランタニドナノ粒子のアップコンバージョン効果を応用した生体の近赤外光操作2014

    • 著者名/発表者名
      細島頌子, 湯浅英哉, 石塚徹, 八尾寛
    • 学会等名
      第36回バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      東京都、船堀
    • 年月日
      2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ステップ関数型キメラチャネルロドプシンのキネティクス2014

    • 著者名/発表者名
      細島 頌子、石塚 徹、八尾 寛
    • 学会等名
      第46回東北生理談話会
    • 発表場所
      福島県、福島市
    • 年月日
      2014-10-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Bi-stable variants of chimeric channelrhodopsins - kinetics-dependent activation of neurons2014

    • 著者名/発表者名
      Shoko Hososhima, Toru Ishizuka, Yawo Hiromu
    • 学会等名
      ICRP2014
    • 発表場所
      Nagahama-shi, Shiga-ken, Japan
    • 年月日
      2014-10-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Bi-stability of chimeric channelrhodopsins2014

    • 著者名/発表者名
      Shoko Hososhima, Toru Ishizuka, Yawo Hiromu
    • 学会等名
      第91回日本生理学会大会
    • 発表場所
      Kagoshima, Japan
    • 年月日
      2014-03-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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