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組織内水のケミカルイメージングから迫る脳の生理学

研究課題

研究課題/領域番号 20K20593
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金
審査区分 中区分48:生体の構造と機能およびその関連分野
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

塗谷 睦生  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (60453544)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2023年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2022年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード組織内水 / 脳 / ケミカルイメージング / 分子動態
研究開始時の研究の概要

脳の機能は、脳組織内における分子やイオンの伝達により支えられています。よって、これらの物質の脳組織内における動きの理解は、脳機能の理解に必要なものとなります。ここで、脳は他の組織同様、水に満ちた組織で、これらの分子の動きは、それを溶かしている水の動きにより制御されていると考えられます。つまり、脳機能の理解には、脳内の水の動きとその制御の理解が必要となります。しかし、水分子はサイズが小さいことから、可視化して研究することが困難でした。本研究では、このような技術的な困難を、新たな顕微鏡技術を応用することで乗り越え、脳の中の水の流れとその制御を明らかにし、脳機能の理解を促進することを目指します。

研究成果の概要

脳の機能は、脳組織内における分子やイオンの伝達により支えられており、それら全ての動きはそれを溶かす脳内の水の動きにより制御されていると考えられます。よって、脳機能の理解には脳組織内の水の動きを見て理解することが必要となりますが、これまでの方法では可視化研究することが困難でした。本研究では、このような技術的な困難を、誘導ラマン散乱という顕微鏡技術を開発・応用することで乗り越え、脳組織の中の水の流れを細胞レベルで初めて可視化し記述することに成功しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の意義は、手法の開発とその応用から得られた知見の二つにある。まず、手法という観点からは、本研究にて、これまで生命科学では用いられることがほとんどなかった誘導ラマン散乱顕微鏡を脳科学研究用に開発し、応用した。これまで用いられてきた蛍光・発光顕微鏡とは異なる情報を可視化できるものとして、脳科学全般の推進に貢献できるものと期待される。また、脳内水動態に関しては、病気との関連が示唆されながらこれまで解析できなかった。今回の知見から水の特殊な性質が明らかになり、今後の生理学・病態生理学・薬理学などの発展に独自の観点から貢献することができるものと期待される。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件、 招待講演 9件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Stimulated Raman scattering microscopy reveals a unique and steady nature of brain water dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Takanori Shinotsuka, Tsuyoshi Miyazawa, Keiko Karasawa, Yasuyuki Ozeki, Masato Yasui, Mutsuo Nuriya
    • 雑誌名

      Cell Reports Methods

      巻: 3 号: 7 ページ: 100519-100519

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2023.100519

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Protocol to image deuterated propofol in living rat neurons using multimodal stimulated Raman scattering microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Zhong W, Oda R, Ozeki Y, Yasui M, Nuriya M
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 4(2) 号: 2 ページ: 102221-102221

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2023.102221

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 非線形光学顕微鏡による生細胞イメージング2023

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 63 号: 1 ページ: 33-37

    • DOI

      10.2142/biophys.63.33

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 非線形光学顕微鏡の脳科学研究への応用2023

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 雑誌名

      フォトニクスニュース

      巻: 8(3) ページ: 131-135

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing the spatiotemporal dynamics of oxytocin in brain tissue using a simple peptide alkyne-tagging approach2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamura K, Karasawa K, Yasui M, Nuriya M
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 94(35) 号: 35 ページ: 11990-11998

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c00452

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 見たいものを見える化する非線形ラマン散乱顕微鏡の薬理学研究への応用2022

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 雑誌名

      日本薬理学雑誌

      巻: 157 号: 5 ページ: 371-375

    • DOI

      10.1254/fpj.22060

    • ISSN
      0015-5691, 1347-8397
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ラマン散乱を用いた細胞水イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 雑誌名

      月刊「細胞」

      巻: 54(13) ページ: 8-11

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct visualization of general anesthetic propofol on neurons by stimulated Raman scattering microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Robert Oda, Jingwen Shou, Wenying Zhong, Yasuyuki Ozeki, Masato Yasui, Mutsuo Nuriya
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25(3) 号: 3 ページ: 103936-103936

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.103936

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Differentially regulated pools of aquaporin-4 (AQP4) proteins in the cerebral cortex revealed by biochemical fractionation analyses2021

    • 著者名/発表者名
      Julia Ramadhanti, Tomoko Yamada, Masato Yasui, Mutsuo Nuriya
    • 雑誌名

      Journal of Pharmacological Sciences

      巻: 146(1) 号: 1 ページ: 58-64

    • DOI

      10.1016/j.jphs.2021.03.003

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 脳組織内における水の流れの可視化解析2024

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      日本分光学会生細胞分光部会研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチモダルな多光子顕微鏡による脳組織の水動態の可視化2023

    • 著者名/発表者名
      篠塚崇徳、宮澤剛史、唐澤啓子、小関泰之、安井正人、塗谷睦生
    • 学会等名
      日本神経科学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] マルチモダル多光子顕微鏡を利用した脳内の水の動態の可視化2023

    • 著者名/発表者名
      篠塚崇徳、宮澤剛史、唐澤啓子、小関泰之、安井正人、塗谷睦生
    • 学会等名
      日本流体力学学会年会2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 非線形光学と非蛍光標識を用いた生理活性物質の可視化解析2023

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      東京大学IRCN光学セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非線形光学顕微鏡を用いた細胞・組織内分子動態の解析2022

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      超高速光エレクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳組織内水動態の可視化解析2022

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多光子マルチモダルイメージングを使った脳組織内の水動態の可視化2022

    • 著者名/発表者名
      篠塚崇徳、宮澤剛史、唐澤啓子、小関泰之、安井正人、塗谷睦生
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチモダル多光子顕微鏡を用いた生理活性物質の可視化解析2022

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      2021年度日本分光学会生細胞分光部会研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微視的薬物動態の解析手段としての非線形光学顕微鏡2022

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非線形光学イメージングの生命科学研究への応用2022

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      第42回レーザー学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規プローブの開発と応用による低分子量生体分子の可視化解析2021

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      第30回日本バイオイメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-speed super-multiplex imaging of brain tissue2021

    • 著者名/発表者名
      Robert Oda, Jingwen Shou, Keiko Karasawa, Mutsuo Nuriya, Masato Yasui, Yasuyuki Ozeki
    • 学会等名
      SPIE BiOS, 2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非線形光学顕微鏡 ~SHG 顕微鏡~2020

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      日本分光学会 第56 回 秋期セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多光子現象を駆使した脳内化学情報伝達の可視化解析2020

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      学術変革(B)革新ラマン領域会議
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 塗谷グループのホームページ

    • URL

      http://user.keio.ac.jp/~aa606547/homepage.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] 塗谷グループホームページ

    • URL

      http://user.keio.ac.jp/~aa606547/homepage.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2025-01-30  

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