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遺伝子発現の光操作技術を用いた神経幹細胞の制御機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 18H02449
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分44020:発生生物学関連
研究機関京都大学

研究代表者

今吉 格  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (60543296)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2018年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワード神経幹細胞 / ニューロン新生 / 光遺伝学 / 転写因子 / 海馬 / 嗅覚 / 神経発生 / 神経再生 / ライブイメージング / 休眠 / 細胞分化 / 神経新生 / 遺伝子発現
研究成果の概要

遺伝子発現の光操作システムについて、改良を実施した。具体的には、低分子化合物Doxと青色光によって遺伝子発現誘導活性を制御できる、PA-Tetシステムの開発に成功した。PA-Tetシステムを利用して、神経幹細胞における遺伝子発現を操作し、休眠状態からの活性化やニューロン分化における分子メカニズムの解析を実施し、その一旦を明らかにした。加えて、PA-Tetシステムを利用して、マウス成体脳における神経幹細胞の光操作が可能であることを実証した。これにより、Ascl1やHes1の発現動態のダイナミックな変化が、神経幹細胞の制御において重要な役割を担っていることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々が独自に開発した遺伝子発現の光操作システムを用いることで、神経幹細胞において、遺伝子発現を光操作することが可能になった。それにより、Ascl1やHes1などの転写因子や、Notchシグナルエフェクターのダイナミックな発現変化が、神経幹細胞の分化制御に与える影響を明らかにすることができた。加えて、光操作の手法を適応することで、マウス脳内に存在する神経幹細胞の光コントロールが可能なことを実証した。これらの成果は、脳神経系の再生医療技術の発展に貢献するものであると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] Psychology Department/University of Toronto(カナダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Department of Developmental Biology/Hagedorn Research Institute(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Optimization of light-inducible Gal4/UAS gene expression system in mammalian cells.2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada, M., Nagasaki, C.S., Suzuki, Y., Hirano, Y. and *Imayoshi, I.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 23 ページ: 101506-101506

    • NAID

      120006884197

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Light-induced silencing of neural activity in Rosa26 knock-in and BAC transgenic mice conditionally expressing the microbial halorhodopsin eNpHR3.2020

    • 著者名/発表者名
      Imayoshi I, Tabuchi S, Matsumoto M, Kitano S, Miyachi H, Kageyama R, Yamanaka A
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 10(1) 号: 1 ページ: 3191-3191

    • DOI

      10.1038/s41598-020-59984-3

    • NAID

      120006878490

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Jag1 Modulates an Oscillatory Dll1-Notch-Hes1 Signaling Module to Coordinate Growth and Fate of Pancreatic Progenitors2020

    • 著者名/発表者名
      Seymour Philip Allan、Collin Caitlin Alexis、Egeskov-Madsen Anuska la Rosa、Jorgensen Mette Christine、Shimojo Hiromi、Imayoshi Itaru、de Lichtenberg Kristian Honnens、Kopan Raphael、Kageyama Ryoichiro、Serup Palle
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: 52 号: 6 ページ: 731-747

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2020.01.015

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cholecystokinin-expressing Interneurons of the Medial Prefrontal Cortex Mediate Working Memory Retrieval.2020

    • 著者名/発表者名
      Nguyen, R., Venkatesan, S., Binko, M., Yoon Bang, J., Cajanding, J.D., Briggs, C., Sargin, D., Imayoshi, I., Lambe, E.K. and Chul Kim, J.
    • 雑誌名

      J Neurosci.

      巻: 40 号: 11 ページ: 2314-2331

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1919-19.2020

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Light-mediated Control of Gene Expression in Mammalian Cells.2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada M, Nagasaki C. S, Ozawa T, Imayoshi I.
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 152 ページ: 66-77

    • DOI

      10.1016/j.neures.2019.12.018

    • NAID

      120006888020

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High Hes1 expression and resultant Ascl1 suppression regulate quiescent vs. active neural stem cells in the adult mouse brain2019

    • 著者名/発表者名
      Sueda Risa、Imayoshi Itaru、Harima Yukiko、Kageyama Ryoichiro
    • 雑誌名

      Genes & Development

      巻: 33 号: 9-10 ページ: 511-523

    • DOI

      10.1101/gad.323196.118

    • NAID

      120006591371

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhanced lysosomal degradation maintains the quiescent state of neural stem cells2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, W. Piao, T. Takamura, H. Kori, H. Miyachi, S. Kitano, Y. Iwamoto, M. Yamada, I. Imayoshi, S. Shioda, A. Ballabio, R. Kageyama
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 5446-5446

    • DOI

      10.1038/s41467-019-13203-4

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Light Control of the Tet Gene Expression System in Mammalian Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Mayumi、Suzuki Yusuke、Nagasaki Shinji C.、Okuno Hiroyuki、Imayoshi Itaru
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 25 号: 2 ページ: 487-500

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.09.026

    • NAID

      120006531246

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 発生発達期暴露による嗅球神経新生影響~毒性評価としての嗅球利用を探る~2020

    • 著者名/発表者名
      今吉 格
    • 学会等名
      第47回日本毒性学会学術年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Toward understanding and manipulation of neural bases underlying animal behaviors and psychiatric diseases2020

    • 著者名/発表者名
      今吉 格
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regulatory mechanism of neural stem cells revealed by optical manipulation of gene expressions2020

    • 著者名/発表者名
      今吉 格
    • 学会等名
      第11回新潟大学脳研究所共同研究拠点国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 神経幹細胞の制御機構 と生後脳ニューロン新生2019

    • 著者名/発表者名
      今吉 格
    • 学会等名
      第21回 京都大学・生命科学研究科シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遺伝子発現の光操作技術 と神経幹細胞研究への応用2019

    • 著者名/発表者名
      今吉 格
    • 学会等名
      Chemistry For Neuroscience 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regulatory mechanism of neural stem cells revealed by optical manipulation of gene expressions2019

    • 著者名/発表者名
      今吉 格
    • 学会等名
      ExCELLS若手リトリート
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regulatory mechanism of neural stem cells revealed by optical manipulation of gene expressions2018

    • 著者名/発表者名
      今吉 格
    • 学会等名
      第17回幹細胞シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regulatory mechanism of neural stem cells revealed by optical manipulation of gene expressions2018

    • 著者名/発表者名
      今吉 格
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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