| 研究課題/領域番号 |
22K15219
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分46030:神経機能学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
高橋 徹 筑波大学, 医学医療系, 研究員 (10919137)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | メラノプシン OPN4 / QIH 冬眠様状態 / Qニューロン / 光遺伝学 オプトジェネティクス / 体温 / 血圧 / 心拍数 / 心血管系調節 / OPN4 / メラノプシン / オプシン４ / オプトジェネティクス / 冬眠様状態 / 低体温 / 心臓血管系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究代表者らは近年、マウスを冬眠様状態（QIH）に誘導する神経経路を同定した。時間分解能の観点から、より自在に誘導可能なQIHを実現するために、本研究では光高感受性オプシンを用いた『長期間刺激が可能な微弱光によるQIH誘導法の開発』を目指す。加えて、QIHと冬眠の類似性をさらに明確に解析するため、冬眠における特徴の1つである「体温変化とは独立した心臓血管系の制御」に着目し、光操作型QIHにおける血圧・心拍数・体温を同時計測する。新規光操作ツールの創出、および心臓血管系制御に着目した冬眠との類似性評価を行い、より自然の冬眠に近い低代謝誘導法を確立させる。
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| 研究成果の概要 |
これまで、神経細胞の興奮を長時間（e.g. 24時間）持続させ、かつON-OFFの時間分解能高い方法は確立されていなかった。そこで本研究では、光操作を冬眠という長期的な表現型にアプライするという、すなわち光刺激による冬眠様低代謝状態QIH（OPN4-QIH）誘導法の創出を第一目標にし、これを達成した。具体的には、光受容体オプシンOPN4（オプシン4、メラノプシン）を改変し、長期刺激に耐えうる改変型オプシンOPN4dCを作出し、24時間QIH誘導のために最適化した。加えて、このOPN4-QIHにおける血圧・心拍数・体温のマルチ動態を解析し、Qニューロンが有する心血管系調節機能を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年われわれは、哺乳類を冬眠様状態誘導QIHに誘う神経細胞群Qニューロンの同定に成功した。近い将来、このQニューロンを制御・操作して人工冬眠を実現するためには、この細胞群を適切に操作し、その活動パターンを正確に理解する必要がある。
そこで本研究では、より自由に誘導・操作できるQIHを実現するために、長時間刺激が可能な微弱光でQIHを誘導する方法を開発した。また、自然の冬眠の特徴の1つである「体温変化に依存しない心血管系の制御」に着目し、この光制御されたQIHにおいて血圧、心拍数、体温を同時に計測・評価した。その結果、QIHは心血管系調節の観点からも、自然の冬眠に近い状態であると証明された。
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