| 研究課題/領域番号 |
20H03425
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分48020:生理学関連
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設) |
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研究代表者 |
榎木 亮介 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設), 生命創成探究センター, 准教授 (00528341)
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| 研究分担者 |
江川 潔 北海道大学, 医学研究院, 助教 (40450829)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
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| キーワード | 生物時計 / 光イメージング / 神経細胞 / GABA / クロライドイオン / 概日時計 / 神経ネットワーク / イメージング / カルシウム / 概日リズム / クロライド / 視交叉上核 / 神経回路 / 塩素イオン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
私たち哺乳類の概日リズムの中枢は、脳深部にある小さな神経核（視交叉上核）に局在し、他の脳領域や全身にリズム情報を発振して、睡眠覚醒サイクルやホルモン分泌などの約24時間の生理機能を制御している。視交叉上核は約２万個のGABA作動性の神経細胞により構成されるが、「なぜ概日リズム中枢はGABA作動性神経細胞から構成されるのか？」という根源的な問いに対して私達は明確な回答を持ち合わせていない。本研究では、これまで申請者が開発してきた長期/多機能の光イメージング計測を用い、GABA作動性神経細胞が「いつ・どこで・どのように」働くのかを明らかし、概日リズム中枢の神経回路の作動原理を理解することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、哺乳類の概日リズム中枢である視交叉上核が、「何故GABA作動性神経細胞で構成されるか」、という生理的意義を、光イメージング技術を駆使して解明することを目指している。一般にGABAは幼弱期の神経細胞では興奮性に働き、生後発達と共に抑制性の作用へと切り替わることが知られているが、視交叉上核はGABAの応答性が興奮性-抑制性が24時間で変動することが報告されている。GABAの応答性を決定する主たる要因はクロライドイオンであり、視交叉上核ではクロライド濃度が概日変動することが報告されているが、これまでの研究はパッチクランプ計測による短時間の1細胞計測を根拠にしており、ヘテロな細胞集団で構成される視交叉上核の神経細胞ネットワークがどのようにクロライド濃度を長期間スケールで変化させるかは未知のままであった。これまでの試みにより、遺伝子コード型クロライドプローブを発現するアデノ随伴ウイルスを用いて、視交叉上核の神経細胞における発現とその機能確認を行ってきた。長期蛍光イメージング顕微鏡システムにより数日間の連続的なタイムラプス計測を行い、クロライドイオン濃度の24時間のリズムを細胞ネットワークレベルで観察し、ネットワークにおける特徴的な部位差とリズム位相パターンを見いだしている。またクロライドイオンとカルシウムイオンの同時イメージング計測により、"概日クロライドリズム"の位相を決定した。現在は引き続き、細胞内クロライド濃度を規定する輸送体や調節因子の阻害剤を添加する実験を行い、概日クロライドリズムのリズムパラメーターや空間パターンを詳細に解析している所である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに遺伝子コード型クロライドプローブの発現のためのアデノ随伴ウイルスを作成し、視交叉上核の神経細胞における発現とその機能確認を行っており、プローブの蛍光輝度が細胞内クロライド濃度を正確に反映すること、またこれまでのパッチクランプ計測により報告されている濃度とほぼ一致することなどを確認しており、本研究の実現性を担保する一連のデータを得ている。目標としている細胞内クロライド濃度のイメージングに成功しており、細胞ネットワークレベルでの概日クロライドリズムの時空間パターンを決定している。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き細胞内クロライド濃度を規定する輸送体や調節因子の阻害剤を添加する実験を行い、概日クロライドリズムのリズムパラメーターや空間パターンを詳細に解析する。
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