多階層構造情報を統べるバイオイメージング技術の基盤構築

• 研究領域: 共鳴誘導で革新するバイオイメージング
• 研究課題/領域番号: 18H04743
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 日置 寛之 順天堂大学, 医学部, 准教授 (00402850)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: 透明化 / 神経 / ズームイン / 光学顕微鏡 / 電子顕微鏡

研究実績の概要

神経回路構造を明らかにするためには、全脳レベルからシナプスレベルまで、複合的な階層システムを解析しなければならない。我々は、単一神経細胞レベルで軸索投射様式を解析し、そこに共通する『原理・原則』を見出すことで、中枢神経系の基本構築解明を目指してきた。しかし、これまでに用いてきた手法には、技術的制約や実験効率といった観点から、多くの問題点があった。そこで本研究課題では、(A) 目的とする神経細胞を隅々まで標識し、高速かつ高解像度でイメージングする基盤技術、(B) 厚みのある標本で、シナプス前・後構造を標識する基盤技術、(C) 『マクロ-メゾ-ミクロ』の各階層をシームレスに解析する実践的応用開発を推進し、従来法の問題点を解決する。本領域で展開されている、色素、光学顕微鏡、イメージングソフトウェア、サンプル調製を包括する技術開発を参考にしながら、令和元年度は以下の課題に取り組んだ。
(1)アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターによる標識：我々が独自に開発した「高発現型AAVシステム（Sohn et al., 2017）」を用いて、光学顕微鏡観察および電子顕微鏡観察の両者に対応する標識技術を確立した。さらに、超解像顕微鏡にも適応可能なベクターを開発し、in vitroで実証実験を行った。
(2)電子顕微鏡観察にも適した透明化法を開発した。スライス標本を半日程度で透明化することができ、膨張や収縮は生じない。マウス脳を用い、全脳レベルからシナプスレベルへのズームインに成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Loyola University/Edward Hines, Jr. V.A. Hospital/National Institute on Alcohol Abuse(米国)
• [国際共同研究] Institute of Cancer Research(英国)
• [国際共同研究] University of Navarra(スペイン)
• [国際共同研究] Loyola University/McGill University(米国)
• [国際共同研究] IBENS(フランス)
• [国際共同研究] Institute of experimental Medicine(ハンガリー)
• [国際共同研究] Institutes of Advanced Technology(中国)
• [国際共同研究] MRC Centre for Neurodevelop. Disorders(英国)
• [雑誌論文] Generation of a MOR‐CreER knock‐in mouse line to study cells and neural circuits involved in mu opioid receptor signaling (2019)
  • 著者名/発表者名: Okunomiya Taro、Hioki Hiroyuki、Nishimura Chika、Yawata Satoshi、Imayoshi Itaru、Kageyama Ryoichiro、Takahashi Ryosuke、Watanabe Dai
  • 雑誌名: genesis 巻: 58 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1002/dvg.23341
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reduction of Freezing Behavior by Acupuncture Stimulation at HT7 in Contextual Fear-Conditioned Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: HWANG JUNGWON、KOIKE MASATO、HIOKI HIROYUKI
  • 雑誌名: 順天堂醫事雑誌 巻: 65 号: 6 ページ: 554-560
  • DOI: 10.14789/jmj.2019.65.JMJ19-OA17
  • NAID: 130007784488
  • ISSN: 2187-9737, 2188-2126
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GABAergic malfunction in the anterior cingulate cortex underlying maternal immune activation-induced social deficits (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Kazuki、Hitora-Imamura Natsuko、Hioki Hiroyuki、Ikegaya Yuji
  • 雑誌名: Journal of Neuroimmunology 巻: 321 ページ: 92-96
  • DOI: 10.1016/j.jneuroim.2018.06.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Projection Patterns of Corticofugal Neurons Associated with Vibrissa Movement (2018)
  • 著者名/発表者名: Shibata Ken-Ichi、Tanaka Takuma、Hioki Hiroyuki、Furuta Takahiro
  • 雑誌名: eneuro 巻: 5 号: 5 ページ: 0190-18
  • DOI: 10.1523/eneuro.0190-18.2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intrinsic Projections of Layer Vb Neurons to Layers Va, III, and II in the Lateral and Medial Entorhinal Cortex of the Rat (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohara Shinya、Onodera Mariko、Simonsen ?yvind W.、Yoshino Rintaro、Hioki Hiroyuki、Iijima Toshio、Tsutsui Ken-Ichiro、Witter Menno P.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 24 号: 1 ページ: 107-116
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.06.014
  • NAID: 120006491716
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preferential inputs from cholecystokinin-positive neurons to the somatic compartment of parvalbumin-expressing neurons in the mouse primary somatosensory cortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Hioki Hiroyuki、Sohn Jaerin、Nakamura Hisashi、Okamoto Shinichiro、Hwang Jungwon、Ishida Yoko、Takahashi Megumu、Kameda Hiroshi
  • 雑誌名: Brain Research 巻: 1695 ページ: 18-30
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2018.05.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経病理と新技術 組織透明化技術ScaleS法による脳組織の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 濱裕, 日置寛之, 並木香奈, 星田哲志, 黒川裕, 斎藤貴志, 西道隆臣, 宮脇敦史
  • 雑誌名: Dementia Japan 巻: 32 ページ: 24-35
• [雑誌論文] 組織透明化技術 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之, 濱裕, 宮脇敦史
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 36 ページ: 3564-3566
• [雑誌論文] 透明化技術が切り拓くバイオイメージングの新たな展開 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之
  • 雑誌名: 組織細胞化学2018 巻: - ページ: 195-206
• [学会発表] Multi-Scale Imaging from the Whole Brain Level to the Ultrastructure Level by Using a Modified ScaleS Method. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi Kenta, Okamoto Shinichiro, Isa Kaoru, Ishida Yoko, Takenaka Aya, Takahashi Megumu, Hwang Jungwon, Yoshida Atsushi, Uchiyama Yasuo, Koike Masato, Isa Tadashi, Furuta Takahiro, Hioki Hiroyuki
  • 学会等名: 第8回 国際神経回路会議
  • 国際学会
• [学会発表] Excitatory and Inhibitory Inputs to PV-Expressing GABAergic Neurons in the Mouse Primary Motor Cortex. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hioki, Jaerin Sohn, Shinichiro Okamoto, Hiroshi Kameda
  • 学会等名: 第8回 国際神経回路会議
  • 国際学会
• [学会発表] 新しい広域２光子励起顕微鏡Cosmoscopeによる単一細胞解像度のIn vivoカルシウムイメージング (2020)
  • 著者名/発表者名: 太田桂輔、大石康博、鈴木崇之、伊東翼、伊藤圭基、小林憲太、小林碧、小田川摩耶、松原智恵、黒岩義典、堀越勝、松下純也、日置寛之、大倉正道、中井淳一、大泉匡史、宮脇敦史、青西亨、大出孝博、村山正宜
  • 学会等名: 第97回日本生理学会大会
• [学会発表] ラットの前頭皮質における視床前腹側核VA由来神経終末のシナプスターゲット構造 -ATUM-SEM法による解析- (2020)
  • 著者名/発表者名: 窪田芳之、倉本恵梨子、孫在隣、日置寛之、川口泰雄
  • 学会等名: 第125回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] SC4 階層をまたぐイメージング技術で神経組織を解析する - 生体レベルから電顕レベルまで (2020)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、山内健太、古田貴寛
  • 学会等名: 第125回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] Multi-Scale Imaging from the Whole Brain Level to the Ultrastructure Level with a Modified ScaleS Method. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yamauchi, Takahiro Furuta, Hiroyuki Hioki
  • 学会等名: 2019年革新脳キックオフミーティング
• [学会発表] 新しい広視野２光子励起顕微鏡Cosmoscopyによる刺激符号化ニューロンの同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 太田桂輔、大石康、鈴木崇之、伊東翼、伊藤圭基、小林憲太、小林碧、小田川摩耶、松原智恵、松下純也、日置寛之、大倉正道、中井淳一、大泉匡史、宮脇敦史、青西亨、大出孝博、村山正宜
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [学会発表] 全脳レベルから超微細構造レベルまでをつなぐ神経回路形態マルチスケール解析を目指すScaleS法の活用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 古田貴寛、山内健太、岡本慎一郎、石田葉子、竹中綾、黄晶媛、伊佐かおる、伊佐正、日置寛之
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [学会発表] A hypothalamic novelty hub in the mammalian brain. (2019)
  • 著者名/発表者名: He Linmeng, Chen Shuo, Gu Mingxiao, Zheng Weiyi, Huang Arthur J.Y., Adam Z. Weitemier, Polygalov Denis, Namiki Kana, Hama Hiroshi, Hiroyuki Hioki, Miyawaki Atsushi, Thomas J. McHugh
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [学会発表] Parallel hypothalamic inputs to the hippocampus selectively modulate contextual and social memory. (2019)
  • 著者名/発表者名: Gu Mingxiao, Chen Shuo, He Linmeng, Zheng Weiyi, Huang Arthur J.Y., Adam Z. Weitemier, Polygalov Denis, Namiki Kana, Hama Hiroshi, Hiroyuki Hioki, Miyawaki Atsushi, Thomas J. McHugh
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [学会発表] 神門への鍼治療は恐怖文脈条件付けしたマウスのすくみ反応を減弱させる (2019)
  • 著者名/発表者名: 黄晶媛、小池正人、日置寛之
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [学会発表] 扁桃体中心核におけるソマトスタチン陽性GABA作動性神経細胞の多様性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森川勝太、香取和生、佐々木拓哉、日置寛之、田村英紀、池谷裕二
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [学会発表] 新規に作成したノックインマウスMOR-CreERによるμオピオイド受容体陽性神経回路の可視化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 奥宮太郎、今吉格、日置寛之、西村知華、矢和多智、影山龍一郎、高橋良輔、渡邉大
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [学会発表] 直接路ニューロンから淡蒼球外節への投射は近接する間接路ニューロンの投射領域に包含される (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本慎一郎、孫在隣、高橋慧、石田葉子、山内健太、小池正人、藤山文乃、日置寛之
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会（Neuroscience2019）
• [学会発表] Multi-scale imaging from the whole brain level to the ultrastructure level by using a modified ScaleS method. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hioki, Kenta Yamauchi, Shinichiro Okamoto, Kaoru Isa, Yoko Ishida, Aya Takenaka, Megumu Takahashi, Jungwon Hwang, Atsushi Yoshida, Yasuo Uchiyama, Masato Koike, Tadashi Isa, Takahiro Furuta
  • 学会等名: Resonance Bio International Symposium (RBIS 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Multi-scale imaging from the whole brain level to the ultrastructure level by using a modified scales method. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hioki Hiroyuki, Yamauchi Kenta, Okamoto Shinichiro, Isa Kaoru, Ishida Yoko, Takenaka Aya, Takahashi Megumu, Hwang Jungwon, Yoshida Atsushi, Uchiyama Yasuo, Koike Masato, Isa Tadashi, Furuta Takahiro
  • 学会等名: The 49th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Investigating the effects of chondroitin sulfate on dendritic spines of pyramidal neurons. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Takahiro, Kerever Aurelien, Suzuki Yuji, Kato Kana, Toyoda Miwako, Saitow Fumihito, Suzuki Hidenori, Hioki Hiroyuki, Hirasawa Eri
  • 学会等名: The 49th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Fluorescent glass pipettes for optically targeted electrophysiological recordings. (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Kazuki, Ebina Teppei, Fuji Naoki, Konishi Kuniaki, Sato Yu, Kashima Tetsuhiko, Nakano Risako, Hioki Hiroyuki, Takeuchi Haruki, Yumoto Junji, Matsuzaki Masanori, Ikegaya Yuji
  • 学会等名: The 49th Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Multi-Scale Imaging from the Whole Brain Level to the Ultrastructure Level by using a Modified ScaleS Method. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi Kenta, Furuta Takahiro, Okamoto Shinichiro, Isa Kaoru, Ishida Yoko, Takenaka Aya, Takahashi Megumu, Hwang Jungwon, Yoshida Atsushi, Uchiyama Yasuo, Koike Masato, Isa Tadashi, Hioki Hiroyuki
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
• [学会発表] テルビウムドープガラスの蛍光を手がかりにした標的パッチクランプ法 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本和樹、藤井直樹、蝦名鉄平、小西邦昭、佐藤由宇、中野利沙子、日置寛之、山口瞬、竹内春樹、湯本潤司、松崎政紀、池谷裕二
  • 学会等名: 日本薬学会第139年会
• [学会発表] Multi-Scale Imaging from the Whole Brain Level to the Ultrastructure Level with a Modified ScaleS Method (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hioki, Takahiro Furuta, Kenta Yamauchi
  • 学会等名: 革新脳国際シンポジウム ISBM2019
  • 国際学会
• [学会発表] Grand Design of the Neocortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hioki
  • 学会等名: iCeMS セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 透明化技術が切り拓くバイオイメージングの新たな展開 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之
  • 学会等名: 第43回組織細胞化学講習会
  • 招待講演
• [学会発表] マウス第一次運動野パルブアルブミン陽性GABA細胞に対する興奮性・抑制性入力の定量的解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日置寛之、孫在隣、岡本慎一郎、亀田浩司
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Distinct inputs to the entorhinal layer Va and Vb of the rat. (2018)
  • 著者名/発表者名: 小野寺麻理子、大原慎也、Oyvind Wilsgard Simonsen、日置寛之、飯島敏夫、Menno P. Witter、筒井健一郎
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: https://juntendo-cellbio.jp
• [備考] 研究室webページ
  • URL: https://www.juntendo.ac.jp/staff/kaibou2/
• [産業財産権] 顕微鏡への観察標本セット用具及び方法 (2019)
  • 発明者名: 日置寛之
  • 権利者名: 日置寛之
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-109509
  • 出願年月日: 2019
• [産業財産権] 標的タンパク質のイメージング方法 (2019)
  • 発明者名: 日置寛之, 山内健太, 石田葉子
  • 権利者名: 日置寛之, 山内健太, 石田葉子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-205623
  • 出願年月日: 2019