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2015 年度 実績報告書

光誘導技術を利用した生体内神経細胞間ネットワークの人工構築法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13J08713
研究機関東京大学

研究代表者

遠藤 瑞己  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード神経細胞 / 軸索誘導 / 光制御 / DCC / Cryptochrome2 / 線虫
研究実績の概要

本申請研究では,光照射による軸索の誘導法の確立を目的とした.具体的には,申請者がこれまでに開発した軸索伸長を担う受容体タンパク質DCCを光照射によって活性化する分子,PA-DCC (photo-activatable DCC)を改良することで,神経細胞において光照射により効率的に軸索伸長を誘発する手法を確立することを目指した.
まず, PA-DCC分子が軸索誘導能を有することを確認するため,ニワトリ胎児由来後根節神経細胞にPA-DCCを導入した. 伸長途中にあるPA-DCCを発現した軸索の先端部にある成長円錐の一部に,青色光を断続的に照射した.その後の伸長方向の変化を屈曲角として定量化し解析を行ったところ,光照射側へと誘導されることを確認できた.
次に, 生きた個体内でも光照射による軸索誘導能が可能であることを検証するため,線虫を用いた実験を実施した.まずPA-DCC分子内のDCCを線虫由来のDCC (UNC-40と呼ばれる)に交換し,新たにPA-UNC-40を作成した.作成した分子を軸索誘導能を失った線虫に導入し,トランスジェニック線虫株を樹立した.発生途中のトランスジェニック線虫を麻酔処理し,生きたまま共焦点顕微鏡下で観察した.伸長途中の成長円錐の一部に青色光を断続的に照射した.照射後の成長円錐の移動量を重心軌跡より解析したところ,統計的に有意に光照射側へと移動することが確認できた.また,周囲に神経索と呼ばれる物理的障壁がある場合には,神経索に沿った方向に照射した時のみ成長円錐の誘導が観察された.本結果は,周囲の環境と軸索誘導との関係を本手法により直接解析可能であることを示している.
このように, PA-DCC分子を用いることで生きた個体内における光照射による軸索誘導を世界に先駆けて実現し,生体組織内での軸索誘導機構の解明に貢献する可能性を示すことができた.

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Optogenetic activation of axon guidance receptors controls direction of neurite outgrowth2016

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Endo, Mitsuru Hattori, Hiroshi Toriyabe, Hayao Ohno, Hiroyuki Kamiguchi, Yuiichi Iino, Takeaki Ozawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: srep23976

    • DOI

      10.1038

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Optical control of extending neurite direction with light-induced protein oligomerizing system2015

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Endo, Mitsuru Hattori, Takeaki Ozawa
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center (Hawaii)
    • 年月日
      2015-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] タンパク質光多量化反応を用いた生体内における軸索伸長制御法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      遠藤瑞己, 服部満, 小澤岳昌
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸国際展示場 (神戸)
    • 年月日
      2015-12-01
  • [学会発表] タンパク質光多量化モジュールを用いた光による軸索伸長制御2015

    • 著者名/発表者名
      遠藤瑞己, 服部満, 小澤岳昌
    • 学会等名
      日本分析化学会第64年会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス (福岡)
    • 年月日
      2015-09-09
  • [学会発表] Light-induced protein clustering system for the manipulation of axonal outgrowth2015

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Endo, Mitsuru Hattori, Takeaki Ozawa
    • 学会等名
      The 26th CDB meeting “Mechanistic Perspectives of Multicellular Organization”
    • 発表場所
      理研CDBセンター(神戸)
    • 年月日
      2015-09-08
    • 国際学会

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公開日: 2016-12-27  

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