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全脳ニューロンアトラスによる神経変性疾患モデルの一細胞解像度全脳病態解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K16498
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分51030:病態神経科学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

三谷 智樹  大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい教員 (90866534)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード組織透明化 / ライトシート顕微鏡 / アトラス / 全細胞解析 / 神経変性疾患 / セルオミクス / 神経炎症 / 画像解析 / 透明化 / ライトシートイメージング / イメージング / アルツハイマー病 / パーキンソン病
研究開始時の研究の概要

これまでの神経変性疾患の病態研究により、異常タンパク質の蓄積を代表とする神経細胞内毒性の分子機構、さらに近年ではグリア細胞も含めた脳内環境の重要性が解明されてきたが、病態解明はごく一部の典型的部位に制限されてきた。本研究では、組織透明化技術と光シート顕微鏡技術による全脳まるごとでイメージングをパーキンソン病モデルに応用し、神経細胞、ドーパミン産生細胞を網羅的に検出し正常との対比を行うことで、病態に関わる神経細胞脱落数を全脳スケールで明らかにする。

研究成果の概要

本研究では、成体マウス脳内のすべてのニューロンの位置情報を取得する手法の開発、全ニューロンによる包括的な全細胞アトラス(Neuron atlas)の作製、Neuron atlasを活用した微小神経変性病変を検出する解析法の開発を遂行し、いずれも実現した。神経変性モデルにおいて以前に報告されていなかった時期・場所での神経脱落を同定することが可能となった。このような成果から、大規模な3D細胞画像に基づいた新たなオミクス「セルオミクス」を提案するに至り、現在論文を投稿中である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超高齢化社会において、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患への関心が高まっている。これらの疾患では、治療が難しい神経細胞の喪失が起こる前に、予防的な医療介入が必要である。そのためには、神経細胞の喪失がいつ、どこで、どのように始まるのかを解明する必要がある。本研究では、マウスの脳内のすべての神経細胞の位置情報を特定する方法を開発し、正常時との神経細胞分布の違いを明らかにすることで、個々の細胞レベルで神経細胞の喪失箇所を包括的に同定することに成功した。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021 2020

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 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Distinct phosphorylation states of mammalian CaMKIIβ control the induction and maintenance of sleep2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Tone, Koji L Ode, Qianhui Zhang, Hiroshi Fujishima, Rikuhiro G Yamada, et al.
    • 雑誌名

      PLOS Biology

      巻: 20 号: 10 ページ: 3001813-3001813

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.3001813

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Novel Three-Dimensional Imaging System Based on Polysaccharide Staining for Accurate Histopathological Diagnosis of Inflammatory Bowel Diseases2022

    • 著者名/発表者名
      Nojima Satoshi、Ishida Shoichi、Terayama Kei、Matsumoto Katsuhiko、Matsui Takahiro、Tahara Shinichiro、Ohshima Kenji、Kiyokawa Hiroki、Kido Kansuke、Ukon Koto、Yoshida Shota Y.、Mitani Tomoki T.、Doki Yuichiro、Mizushima Tsunekazu、Okuno Yasushi、Susaki Etsuo A.、Ueda Hiroki R.、Morii Eiichi
    • 雑誌名

      Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology

      巻: 14 号: 4 ページ: 905-924

    • DOI

      10.1016/j.jcmgh.2022.07.001

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 透明化脳で加速するセルオミクス2022

    • 著者名/発表者名
      三谷 智樹
    • 学会等名
      第63回日本神経学会学術学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cellomics accelerated by cleared organs with an application for neurology2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoki T. Mitani , Katsuhiko Matsumoto , Hiroki R.Ueda
    • 学会等名
      Neuro2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Whole-brain neuron profiling identifies biological alterations in three-dimensional structure and function at a single-neuron level2022

    • 著者名/発表者名
      T. T. MITANI , S. Y. YOSHIDA , K. YAMAURA , K. MATSUMOTO , E. A. SUSAKI , H. R. UEDA
    • 学会等名
      Neuroscience 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] マウス全脳全神経細胞イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      三谷 智樹 , 松本 桂彦 , 上田 泰己
    • 学会等名
      第14回「光塾」(光イメージング若手の会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Cellomics-neurology by CUBIC, 3D immunostaining and high-speed imaging at whole-brain scale2021

    • 著者名/発表者名
      三谷 智樹
    • 学会等名
      第62回日本神経学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 組織透明化技術 CUBIC を用いた全細胞シングルセル定量解析2020

    • 著者名/発表者名
      三谷 智樹, 松本 桂彦, 堀口 修平, 上田 泰己
    • 学会等名
      量子生命科学会第2回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Neuroscience 20222022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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