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ゲノム編集による生体脳内での発達障害モデリングとタンパク質の網羅的イメージング

公募研究

研究領域マルチスケール精神病態の構成的理解
研究課題/領域番号 19H05206
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
審査区分 生物系
研究機関新潟大学

研究代表者

三國 貴康  新潟大学, 脳研究所, 教授 (90786477)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードゲノム編集 / イメージング / 発達障害 / タンパク質 / 分子イメージング / 細胞内局在 / 疾患モデリング
研究開始時の研究の概要

単一遺伝子異常で発達障害の症状をきたす症候群の原因遺伝子は、タンパク質の発現や分解に関連していることが多い。ゆえに、タンパク質の量的制御や細胞内局在・動態の異常が発達障害の病態に関わっている可能性がありながらも、各症候群におけるタンパク質の発現や動態は、未だよくわかっていない。そこで本研究では、脳でのゲノム編集技術を駆使して、まず、マウスの生体脳で疾患細胞モデルをモザイク状に作り出す技術を開発する。その上で、同一組織中の疾患モデル細胞と対象細胞で標的タンパク質の発現や動態を網羅的かつ高精度に観察比較し、発達障害の分子メカニズムに迫る。

研究実績の概要

本研究は、単一遺伝子異常で発達障害の症状をきたす症候群を対象に、マウスを動物モデルに使って、タンパク質の量的制御、細胞内局在・動態の情報を網羅的に収集することを目的とした。そのために、SLENDR法およびvSLENDR法 (Mikuni et al., Cell 2016; Nishiyama*, Mikuni* et al., Neuron 2017) を駆使して、マウスの生体脳内で疾患細胞モデルをモザイク状に作り出し、その細胞モザイク下で内在性タンパク質の細胞内局在や動態のイメージングをハイスループットに行う方法を確立した。さらに、様々な対象タンパク質の発現量や細胞内局在をイメージング解析できるようにした。具体的には、子宮内電気穿孔法を使うSLENDR法、またはアデノ随伴ウイルスベクターを使うvSLENDR法を用いて、マウス大脳皮質の2/3層の錐体細胞で疾患遺伝子モデリングと標的タンパク質の可視化を行った。対象タンパク質は、シナプス機能や細胞内シグナル伝達に関わる様々なタンパク質で、本研究期間に数十種類のタンパク質を可視化できるようにした。共焦点顕微鏡や二光子顕微鏡を用いて、固定脳スライスおよび培養スライスでのイメージング、個体でのin vivoイメージングを行い、標的タンパク質の定量的イメージング解析を行った。これらの研究により、生体脳内での発達障害細胞モデリングとハイスループットな分子イメージング解析が可能となり、発達障害の病態解明のための新たなアプローチが確立され、このアプローチを使って様々な分子の細胞内局在・動態の情報を収集した。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Methodological approaches to understand the molecular mechanism of structural plasticity of dendritic spines2020

    • 著者名/発表者名
      Mikuni Takayasu、Uchigashima Motokazu
    • 雑誌名

      European Journal of Neuroscience

      巻: in press 号: 8 ページ: 6902-6911

    • DOI

      10.1111/ejn.14734

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Correlative Ultrastructural Analysis of Functionally Modulated Using Automated Tape-Collecting Ultramicrotome and SEM Array Tomography2020

    • 著者名/発表者名
      Sun Ye、Thomas Connon、Mikuni Takayasu、Guerrero-Given Debbie、Yasuda Ryohei、Kamasawa Naomi
    • 雑誌名

      Volume Microscopy

      巻: 155 ページ: 121-149

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-0691-9_7

    • ISBN
      9781071606902, 9781071606919
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Genome editing-based approaches for imaging protein localization and dynamics in the mammalian brain2020

    • 著者名/発表者名
      Mikuni Takayasu
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 150 ページ: 2-7

    • DOI

      10.1016/j.neures.2019.04.007

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Genome editing-based approaches for single-cell molecular imaging in brain tissue2020

    • 著者名/発表者名
      Mikuni Takayasu
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体脳でのゲノム編集技術の開発と脳病態の理解への応用2020

    • 著者名/発表者名
      三國貴康
    • 学会等名
      第62回小児神経学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development and application of genome editing technologies in the mammalian brain in vivo2019

    • 著者名/発表者名
      Mikuni Takayasu
    • 学会等名
      Neuro2019(第42回日本神経科学大会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 内在性タンパク質の局在と動態の網羅的1細胞解析のための技術SLENDR2019

    • 著者名/発表者名
      Mikuni Takayasu
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳組織内1細胞での内在性タンパク質の網羅的局在・動態解析2019

    • 著者名/発表者名
      Mikuni Takayasu
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体脳内ゲノム編集技術の開発と応用2019

    • 著者名/発表者名
      Mikuni Takayasu
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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