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標的神経回路の神経活動のみを選択的に光学的計測する分子プローブシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15650055
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 神経科学一般
研究機関東北大学

研究代表者

飯島 敏夫  東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (90333830)

研究分担者 筧 慎治  東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助教授 (40224365)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2004年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2003年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード神経活動の光学的計測 / 膜電位依存性FRET / 神経回路 / 標的ニューロン集団 / ウイルスベクター
研究概要

前年度までの研究成果であるGFPとOxonolを利用した膜電位感受性FRETシステムを、脳スライス又はin vivoにおいて適用し、標的神経細胞のみから神経活動を計測するシステムを構築することを目的とし、膜電位感受性FRETの性状の詳細な解析と、経シナプス性発現ベクターである狂犬病ウイルスベクターの改良を行った。
開発された膜電位感受性FRETの応答性を調べた結果、同FRETは100mVの膜電位変化に対し30%近い大きな蛍光変化を持ちつつ、膜電位に対する蛍光変化の直線性(直線近似におけるR^2>0.99)と、早い反応時定数(約0.5ms)を持つことが明らかなり、神経細胞への適用の可能性が示された。
また、前年度までに当研究において開発された狂犬病ウイルスベクターには外来遺伝子の発現量が低いという問題点が存在したため、さらなる高発現を可能とする改良型狂犬病ウイルスベクターを、外来遺伝子の挿入位置を改変することにより実現した。新規に開発されたベクターは特に神経細胞において、従来のベクターより著しく高いGFPまたはβ-Galの発現を示した。このベクターの感染性状をin vivoで解析した結果、改良型狂犬病ウイルスベクターは狂犬病ウイルスの特徴である、経シナプス的な感染伝播様式を失っていないことが示された。また、ウイルス構成タンパク質を恒常発現する細胞株を樹立し、この細胞においてウイルスベクターの増殖を行うことにより、改変型狂犬病ウイルスベクターを高力価で得ることに成功した。
最終的に、同改変型狂犬病ウイルスベクターに、膜電位感受性FRETシステムを構成するGFPを組み込み、培養神経細胞に感染させることで、神経細胞から同FRETによる膜電位依存性シグナルを得ることに成功した。
これらの成果は第26回日本神経科学学会(平成16年9月、大阪)、及び第34回北米神経科学学会(平成16年10月、サンディエゴ)にて発表した。

報告書

(2件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (3件) 産業財産権 (1件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] Changes in brain activation associated with use of a memory strategy : a functional MRI study.2005

    • 著者名/発表者名
      Kondo Y.
    • 雑誌名

      NeuroImage 24

      ページ: 1151-1163

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Voltage-sensitive dye imaging of intervibrissal fur-evoked activity in the rat somatosensory cortex.2005

    • 著者名/発表者名
      Takashima I.
    • 雑誌名

      Neuroscience letters (in press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 光計測法による神経回路の機能的解剖2004

    • 著者名/発表者名
      広瀬秀顕
    • 雑誌名

      電気情報通信学会誌 87

      ページ: 265-271

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 神経回路選択的な外来遺伝子導入ベクターの製造方法2004

    • 発明者名
      井上 謙一
    • 権利者名
      井上 謙一
    • 産業財産権番号
      2004-272189
    • 出願年月日
      2004-09-17
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Riichi Kajiwara: "Amygdala input promotes the spread of excitatory neural activity from the perirhinal cortex to the e ntorhinal /hippocampal neurocircuit : An optical imaging study."Journal of neurophysiology. 89. 2176-2184 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] G.R.Biella: "Olfactory input to the parahippocampal region of the isolated guinea pig brain reveals weak entorhinal ? to? perirhinal interactions."European Journal of Neuroscience. 18. 95-101 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Takashi Tsukiura: "Time-dependent neural activations related to recognition of people's names in emotional and neutral face-name associative learning : an fMRI study."NeuroImage. 20. 784-794 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 飯島敏夫: "超高速イメージングが明らかにする運動野における神経集団活動の動的変化"脳の科学. 25. 61-70 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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