• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

生体脳内1細胞での適応回路再編成の時空間分子メカニズムの解明

公募研究

研究領域神経回路センサスに基づく適応機能の構築と遷移バイオメカニズム
研究課題/領域番号 22H05491
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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) 2022-06-16 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワードイメージング / シナプス / 1細胞
研究開始時の研究の概要

経験依存的な神経回路の再編成は生後の発達、環境への適応や学習・記憶に不可欠であるが、このような再編成が「どの細胞」の「どのシナプス」で「どのような分子メカニズム」で起こっているのかは十分にわかっていない。本研究では、申請者が開発した生体脳内1細胞でのゲノム編集・分子イメージング技術、2光子ボリュームイメージング技術、および2光子蛍光寿命イメージング技術などの先端技術群と1細胞トランスクリプトーム解析技術を組み合わせることで、回路再編成が起こる細胞の分子的特徴を明らかにし、回路再編成の時間的・空間的な分子メカニズムを脳内1細胞・シナプスレベルの解像度で解明することを目指す。

研究実績の概要

ある脳部位において経験依存的に神経回路が再編成されるとき、当該部位の全ての細胞で一様に再編成が起こるのではなく、一部の細胞でよく再編成が起こることが知られている。では、1)再編成がよく起こる細胞の特徴は何か?また、2)再編成が起こる細胞ではいつ、どこで、どのような分子が働いているのか?この問いに答えるには、まず、1細胞まるごとのレベルで再編成の程度を定量的に把握する必要がある。しかしながら、1細胞における回路再編成を定量的にモニターするのは、現在の技術では容易ではない。経験依存的に神経回路が再編成される際には、細胞レベルでは入力するシナプスのパターンが変化する。1個の神経細胞にはおよそ数千個の興奮性シナプスが樹状突起スパインに形成されており、これらスパインの構造および機能が変化することで回路は再編成される。したがって、各々のスパインの構造・機能を網羅的に同定しその経験依存的な変化をモニターできれば、1細胞まるごとでの経験依存的な神経回路の再編成を定量的に把握できる。2023年度は、2022年度に引き続き、生体脳内1細胞での回路再編成をシナプスレベルで網羅的に観察し定量的にモニターするための技術基盤を確立するための実験を進めた。スパインでのカルシウム上昇を選択的かつ高感度にイメージングできるセンサーをマウスの脳に適用し、個体の脳内を高速ボリュームイメージングできる顕微鏡を用いて、スパインでのカルシウム活動を大規模にモニターすることに成功した。さらに、生体脳内ゲノム編集・分子標識技術SLENDR/vSLENDR法や2光子蛍光寿命イメージング法を駆使して分子動態イメージングを行った。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] General Design Strategy to Precisely Control the Emission of Fluorophores via a Twisted Intramolecular Charge Transfer (TICT) Process2022

    • 著者名/発表者名
      Hanaoka Kenjiro、Iwaki Shimpei、Yagi Kiyoshi、Myochin Takuya、Ikeno Takayuki、Ohno Hisashi、Sasaki Eita、Komatsu Toru、Ueno Tasuku、Uchigashima Motokazu、Mikuni Takayasu、Tainaka Kazuki、Tahara Shinya、Takeuchi Satoshi、Tahara Tahei、Uchiyama Masanobu、Nagano Tetsuo、Urano Yasuteru
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 144 号: 43 ページ: 19778-19790

    • DOI

      10.1021/jacs.2c06397

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 生体脳内ゲノム編集による脳組織内1細胞での分子イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      三國貴康
    • 雑誌名

      ブレインサイエンス・レビュー

      巻: 2022 ページ: 61-77

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体脳内ゲノム編集技術とその分子標識への応用2022

    • 著者名/発表者名
      三國貴康
    • 雑誌名

      臨床精神医学

      巻: 51 ページ: 1319-1323

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 哺乳類脳における1細胞シナプトームマッピング技術の開発2024

    • 著者名/発表者名
      内ヶ島 基政, 三國 貴康
    • 学会等名
      第129回日本解剖学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 脳での1細胞シナプトームイメージング2023

    • 著者名/発表者名
      三國貴康
    • 学会等名
      第46回日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SeeThrough 頭蓋骨透明化による生体脳イメージング技術2023

    • 著者名/発表者名
      劉 シンイ, 内ケ島 基政, 阿部 学, 崎村 建司, 田井中 一貴, 三國 貴康
    • 学会等名
      第46回日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 哺乳類脳における内在タンパク質の単一細胞・時空間・定量的マッピング法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      内ヶ島 基政, 井口 理沙, クーマー プラティック, 劉 シンイ, 阿部 学, 野住 素広, 五十嵐 道弘, 﨑村 建司, 備瀬 竜馬, レイビス ルーク, 三國 貴康
    • 学会等名
      第46回日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Large-scale imaging of synaptic activity and molecular dynamics in single neurons2023

    • 著者名/発表者名
      Takayasu Mikuni
    • 学会等名
      ACC国際シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Single-Cell, Spatiotemporal, Quantitative Imaging Method for Endogenous Proteins in Mammalian Brains2023

    • 著者名/発表者名
      内ヶ島 基政、井口 理沙、劉シンイ、藤井 和磨、阿部 学、﨑村 建司、備瀬 竜馬、三國 貴康
    • 学会等名
      第128回日本解剖学会総会・全国学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Imaging synaptic activity and molecular dynamics in single neurons in vivo2022

    • 著者名/発表者名
      Takayasu Mikuni
    • 学会等名
      Neuro2022(第45回日本神経科学大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生体脳内1細胞でのシナプス活動と内在性タンパク質の時空間的動態のイメージング2022

    • 著者名/発表者名
      三國貴康
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲノム編集を介した化学タグノックインによる脳内内在性タンパク質の定量的時空間プロファイリング2022

    • 著者名/発表者名
      内ヶ島 基政、井口 理沙、劉シンイ、藤井 和磨、阿部 学、﨑村 建司、備瀬 竜馬、三國 貴康
    • 学会等名
      Neuro2022(第45回日本神経科学大会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2022-06-20   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi