新奇標識法による神経回路の3次元高精細高密度解析

• 研究課題/領域番号: 17H06261
• 研究種目: 挑戦的研究(開拓)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経科学およびその関連分野
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 今井 猛 九州大学, 医学研究院, 教授 (70509851)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円); 2019年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2018年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2017年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
• キーワード: 神経回路 / 蛍光イメージング / コネクトーム / コネクトミクス / 光学顕微鏡

研究成果の概要

近年、組織透明化技術の開発によって、蛍光顕微鏡による神経回路構造のイメージングは飛躍的に進んだが、取得した画像からどのようにして神経突起を認識し、回路のトレースをするかという点が課題である。本研究においては、ポスト透明化の神経回路解析における次の課題の克服を目指した。具体的には、1) 回路機能と関連づけられた任意の神経細胞を標識する手法、2) 高密度多色標識の手法を開発し、1細胞の解像度での神経回路解析を目指す。さらに3) 多色標識標本から神経回路形態の抽出を行うための手法の開発を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本成果によって、特定の神経回路の標識や多くの神経回路の多重標識が可能となった。既に我々が開発した組織透明化技術と組み合わせることで、神経投射や回路構造の大規模かつ定量的な解析が可能となった。この技術によって、神経発達、神経発達障害、精神疾患のモデル動物において、神経回路の定量的な記述が可能となり、この分野の研究の発展に寄与することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Widespread Inhibition, Antagonism, and Synergy in Mouse Olfactory Sensory Neurons In?Vivo (2020)
  • 著者名/発表者名: Inagaki Shigenori、Iwata Ryo、Iwamoto Masakazu、Imai Takeshi
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 31 号: 13 ページ: 107814-107814
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.107814
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Odor Coding in the Olfactory Bulb (2020)
  • 著者名/発表者名: Imai Takeshi
  • 雑誌名: The Senses 巻: 3 ページ: 640-649
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-809324-5.23828-5
  • ISBN: 9780128054093
• [雑誌論文] Optical Clearing and Index Matching of Tissue Samples for High-resolution Fluorescence Imaging Using SeeDB2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ke Meng-Tsen、Imai Takeshi
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 8 号: 20
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.3046
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bright multicolor labeling of neuronal circuits with fluorescent proteins and chemical tags (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi Richi、Leiwe Marcus N、Imai Takeshi
  • 雑誌名: eLife 巻: 7
  • DOI: 10.7554/elife.40350
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mechanosensory-Based Phase Coding of Odor Identity in the Olfactory Bulb (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwata Ryo、Kiyonari Hiroshi、Imai Takeshi
  • 雑誌名: Neuron 巻: 96 号: 5 ページ: 1139-1152.e7
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2017.11.008
  • 査読あり
• [学会発表] Activity-dependent competition within a neuron ensures the discrete wiring of mitral cell dendrites (2020)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Fujimoto, Takeshi Imai
  • 学会等名: CSHL Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Selective dendrite stabilization is controlled by BMPR2 in developing mitral cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Aihara, Takeshi Imai
  • 学会等名: CSHL Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 匂い情報処理における抑制・拮抗作用・相乗効果のメカニズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 今井 猛
  • 学会等名: 日本味と匂い学会第54回シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Dendritic compartment-specific regulation of spine density during adolescent cortical development (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Imai
  • 学会等名: 第126回 日本解剖学会総会・全国学術集会・第98回 日本生理学会大会 合同大会
  • 招待講演
• [学会発表] Tetbow: Bright multicolor labeling of neuronal circuits with fluorescent proteins and chemical tags (2018)
  • 著者名/発表者名: Richi Sakaguchi, Marcus N. Leiwe, Takeshi Imai
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting NEURONAL CIRCUITS
  • 国際学会
• [備考] 疾患情報研究分野 （生理学教室）| 今井研究室 | 九州大学大学院医学研究院
  • URL: https://www.lab.med.kyushu-u.ac.jp/dn/
• [備考] SeeDB Resources
  • URL: https://sites.google.com/site/seedbresources/home
• [備考] SeeDB Resources
  • URL: https://sites.google.com/site/seedbresources/
• [備考] 九州大学大学院医学研究院 疾患情報研究分野｜今井研究室
  • URL: https://dn.med.kyushu-u.ac.jp/