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2015 年度 実施状況報告書

概日時計を創る:1細胞計測と操作による細胞ネットワークの再構築

研究課題

研究課題/領域番号 15KT0072
研究機関北海道大学

研究代表者

榎木 亮介  北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00528341)

研究分担者 平田 快洋  北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任助教 (90399824) [辞退]
繁富 香織  北海道大学, 情報科学研究科, 研究員 (90431816)
研究期間 (年度) 2015-07-10 – 2018-03-31
キーワード視交叉上核 / MEMS / カルシウム / イメージング / 概日リズム / 生物時計 / 神経ネットワーク / 時計遺伝子
研究実績の概要

本研究課題では、Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)を利用した微細加工技術を用いて、ほ乳類の生物時計(概日リズム)の中枢である細胞ネットワーク作動原理を構成的に理解することを目指している。初年度は、MEMSを用いて培養細胞数を厳密に制御できるマイクロパターン基盤の作成を確立を目指し、単一細胞から少数細胞の光イメージング (時計遺伝子発現とカルシウム濃度計測)を行う実験系の確立を目指した。特にマイクロパターン基盤の作成法や、ウェルのサイズ、間隔、数を最適化し、少数の神経細胞を長期的に培養する方法を確立し、多数のウェルから同時に蛍光/発光による光計測することが可能となった。またアデノ随伴ウイルスを用いた蛍光プローブの感染発現や、時計遺伝子の発光プローブを導入することで、数日間安定的に細胞内カルシウム濃度や時計遺伝子発現の概日リズムを計測することが可能となった。次年度以降の研究を発展させる為の基盤技術となる実験系となることが期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度の目的であった「微小加工技術によるマイクロパターン基板の作製」および「マイクロプレートを用いた少数細胞培養と時計遺伝子の発現リズムの測定」の実験系をほぼ確立することができた為、概ね順調と判断した。

今後の研究の推進方策

マイクロパターン基板のウェルサイズと、培養する細胞濃度を変えることで、さらに緻密に細胞数を制御する実験条件を確立する。1細胞から少数細胞の概日リズムを長期的に安定に光イメージング計測し、得られたデータより少数細胞の概日リズム特性を詳細に解析する。さらに細胞種特異的な蛍光タンパク質発現による細胞ラベリングにより、細胞種を同定してリズムを捉える。また細胞ネットワークの再構築の為の細胞操作の実験手法の確立を目指して研究を進める。

次年度使用額が生じた理由

当初購入を検討していた生物発光イメージング測定用の米国製高感度カメラは、為替変動の為に予想以上に値上がりし、また納入にもかなりの時間を要することが分かった。代替案を検討したところ、既存の蛍光タイムラプスイメージング機器を利用した測定系を利用することができること、さらには生物発光ではなく蛍光プローブを利用することで、多数のサンプルからの同時計測によりデータ取得スピードを格段に高めることができた。結果として高感度カメラの購入費を節約しつつ実験スピードも加速することができた。

次年度使用額の使用計画

経費節約により生じた未使用額7,802,833円は、研究を加速する為の研究員の雇用と、マイクロパターン基盤作成および動物飼育経費に充てる。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 学会発表 (8件) (うち招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [学会発表] 概日リズム中枢神経ネットワークの多機能イメージング解析2016

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      時間医学講座開講10周年記念シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-03-19
  • [学会発表] 視交叉上核単一ニューロンの概日特性とリズム安定化機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      平田快洋
    • 学会等名
      時間医学講座開講10周年記念シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-03-19
  • [学会発表] 概日リズム中枢細胞ネットワークの多機能イメージング解析2016

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      脳神経機能学のフロンティア
    • 発表場所
      東京薬科大学(東京都・八王子市)
    • 年月日
      2016-03-12
    • 招待講演
  • [学会発表] 視交叉上核単一ニューロンの概日特性とリズム安定化機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      平田快洋
    • 学会等名
      脳神経機能学のフロンティア
    • 発表場所
      東京薬科大学(東京都・八王子市)
    • 年月日
      2016-03-12
    • 招待講演
  • [学会発表] 概日リズム中枢神経ネットワークの多機能イメージング解析2015

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      異分野融合ワークショップ
    • 発表場所
      奈良先端大学(奈良県・生駒市)
    • 年月日
      2015-12-10 – 2015-12-11
    • 招待講演
  • [学会発表] 哺乳類の中枢時計の再構築と構成的理解を目指した基盤技術の開発2015

    • 著者名/発表者名
      平田快洋
    • 学会等名
      第22回日本時間生物学会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2015-11-21 – 2015-11-22
  • [学会発表] 概日時計を創る:1細胞計測と操作による細胞ネットワークの再構築2015

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      特設分野研究研究代表者交流会
    • 発表場所
      JSPS学術システム研究センター(東京都・四谷)
    • 年月日
      2015-09-09
  • [学会発表] 視交叉上核単一ニューロンの概日特性とリズム安定化機構の解明2015

    • 著者名/発表者名
      平田快洋
    • 学会等名
      第1回北海道ナノバイオ研究会(HNB)シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-08-18
    • 招待講演
  • [備考] 研究代表者の研究紹介ホームページ

    • URL

      http://www.enokiryosuke.com/

  • [備考] 研究グループのホームページ

    • URL

      http://www.chronomedicine-sapporo.com/

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公開日: 2017-01-06  

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