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Qニューロンの作動メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K19287
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分45:個体レベルから集団レベルの生物学と人類学およびその関連分野
研究機関筑波大学

研究代表者

桜井 武  筑波大学, 医学医療系, 教授 (60251055)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード冬眠 / 人工冬眠 / 体温調節 / 視床下部 / 体温制御 / 体温 / 代謝
研究開始時の研究の概要

研究代表者らが見出した視床下部の特定の神経細胞集団(Qニューロン)を操作することによる冬眠様の低代謝状態の作用機構を明らかにし、Qニューロンの生体における活動様式を解明およびQニューロンの発現遺伝子を明らかにすることを目的に、視床下部背内側核におけるターゲットニューロンの同定、生理的条件下におけるQニューロンの制御機構と作動様式、Qニューロンに発現する遺伝子の網羅的解析を行う。

研究成果の概要

QIHを誘導するメカニズムを詳細に明らかにするために、Qrfp-FlpOマウスを確立し、また、光遺伝学的に長時間(24時間以上)連続的にQIHを誘導するための光遺伝学ツールとしてOPN4ΔCを開発した。この系を用いて、QIH導入相と覚醒相における心拍数変化が体温より早く応答することを明らかにした。また、Qニューロンの単核RNAシーケンスを行い、発現している遺伝子を網羅的に明らかにし、そのうち一部の受容体のアゴニストがQニューロンを興奮させること、および、マウスへの脳室内投与により低体温状態を誘導でき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

神経系の操作による人工冬眠状態であるQIHの生理的状態をよりよく理解するための知見を得たとともに、将来さらに詳細に解明するためのリソースを確立した。また、Qニューロンを興奮させ、低体温を惹起する低分子化合物を開発するために必要な情報を獲得した。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 8件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Optogenetic induction of hibernation-like state with modified human Opsin4 in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Tohru M.、Hirano Arisa、Kanda Takeshi、Saito Viviane M.、Ashitomi Hiroto、Tanaka Kazumasa Z.、Yokoshiki Yasufumi、Masuda Kosaku、Yanagisawa Masashi、Vogt Kaspar E.、Tokuda Takashi、Sakurai Takeshi
    • 雑誌名

      Cell Reports Methods

      巻: 2 号: 11 ページ: 100336-100336

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2022.100336

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Hypothalamic orexin prevents non-alcoholic steatohepatitis and hepatocellular carcinoma in obesity2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuneki Hiroshi、Maeda Takahiro、Takata Shinjiro、Sugiyama Masanori、Otsuka Koyuki、Ishizuka Hinako、Onogi Yasuhiro、Tokai Emi、Koshida Chiaki、Kon Kanta、Takasaki Ichiro、Hamashima Takeru、Sasahara Masakiyo、Rudich Assaf、Koya Daisuke et al.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 41 号: 3 ページ: 111497-111497

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2022.111497

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Vasopressin neurons in the paraventricular hypothalamus promote wakefulness via lateral hypothalamic orexin neurons2022

    • 著者名/発表者名
      Islam Md Tarikul、Rumpf Florian、Tsuno Yusuke、Kodani Shota、Sakurai Takeshi、Matsui Ayako、Maejima Takashi、Mieda Michihiro
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 32 号: 18 ページ: 3871-3885

    • DOI

      10.1016/j.cub.2022.07.020

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Rapid eye movement sleep is initiated by basolateral amygdala dopamine signaling in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Emi、Miyasaka Ai、Sakurai Katsuyasu、Cherasse Yoan、Li Yulong、Sakurai Takeshi
    • 雑誌名

      Science

      巻: 375 号: 6584 ページ: 994-1000

    • DOI

      10.1126/science.abl6618

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 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] Lateral habenula glutamatergic neurons projecting to the dorsal raphe nucleus promote aggressive arousal in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi A, Durand-de Cuttoli R, Flanigan ME, Hasegawa E, Tsunematsu T, Aleyasin H, Cherasse Y, Miya K, Okada T, Keino-Masu K, Mitsui K, Li L, Patel V, Blitzer RD, Lazarus M, Tanaka KF, Yamanaka A, Sakurai T, Ogawa S, Russo SJ
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 4039-4039

    • DOI

      10.1038/s41467-022-31728-z

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] 冬眠様状態における概日振動体の動態と機能2022

    • 著者名/発表者名
      平野 有沙、高橋 徹、南部 美友、田中 和正、櫻井 武
    • 学会等名
      日本神経科学学会(Neuro2022)沖縄コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 新規高感度オプシンを用いた冬眠様状態の誘導2022

    • 著者名/発表者名
      高橋 徹、平野 有沙、櫻井 武
    • 学会等名
      日本神経科学学会(Neuro2022)沖縄コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 人工冬眠によるてんかん進行の抑制2022

    • 著者名/発表者名
      タト ムホトゥ、リン ユジュ、南部 美友、大山 薫、平野 有沙、櫻井 武、田中 和正
    • 学会等名
      日本神経科学学会(Neuro2022)沖縄コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Induction of hypometablic and hypothermic states in mice.2022

    • 著者名/発表者名
      Sakurai, T.
    • 学会等名
      JST-CREST “Opt Bio”/WPI-IIIS Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Induction of hibernation-like hypometabolic state by manupulating hypothalamic neurons2022

    • 著者名/発表者名
      櫻井 武
    • 学会等名
      第99回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 冬眠様の制御された低代謝状態を誘導する視床下部神経系2021

    • 著者名/発表者名
      櫻井 武
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 冬眠様の制御された低代謝状態を誘導する新規神経回路2021

    • 著者名/発表者名
      櫻井 武
    • 学会等名
      第28回時間生物学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 視床下部神経系の操作による冬眠様の低代謝・低体温状態の誘導2021

    • 著者名/発表者名
      櫻井 武
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウスにおける冬眠様状態の誘導2021

    • 著者名/発表者名
      櫻井 武
    • 学会等名
      日本睡眠学会第46回定期学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 冬眠様の制御された低代謝状態を誘導する新規神経回路2021

    • 著者名/発表者名
      櫻井 武
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 冬眠様の制御された低代謝状態を誘導する新規神経回路の同定2021

    • 著者名/発表者名
      櫻井 武
    • 学会等名
      第68回日本実験動物学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 冬眠様状態を誘発する方法およびそのための装置2022

    • 発明者名
      櫻井 武、砂川玄志郎、髙橋徹
    • 権利者名
      櫻井 武、砂川玄志郎、髙橋徹
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2021-07-13   更新日: 2024-01-30  

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