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2018 年度 実績報告書

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, 電子科学研究所, 准教授 (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, 高等教育推進機構, 特任准教授 (90431816)
研究期間 (年度) 2015-07-10 – 2019-03-31
キーワード概日リズム / カルシウム / 時計遺伝子 / 神経ネットワーク / グリア細胞 / イメージング / 微細加工技術
研究実績の概要

哺乳類の概日リズムの中枢である視床下部の視交叉上核は、約2万個の神経細胞とそれを取り巻くグリア細胞から構成される。視交叉上核の個々の神経細胞では、時計遺伝子の転写と翻訳産物による転写抑制のループ機構が概日リズムの分子基盤であると想定され、その詳細なメカニズムの解明が進んでいる。一方視交叉上核は組織全体としては強靭なリズムを示すが、個々の神経細胞に分離するとリズム周期は24時間からばらついて不安定となることが報告されている。この事から、神経細胞はネットワークを形成して互いに連絡することで、組織全体として安定したリズムを作り出すと想定されている。しかしながら、従来の研究手法では単一の神経細胞のみの機能を計測することは困難であり、神経細胞間の相互作用やグリア細胞との相互作用を区別して調べることは難しかった。
本研究では、微細加工技術により微小区画が多数配置されたパターン基盤を作成し、新生マウスより視交叉上核を摘出してパターン基盤上に分散培養を行った。アデノ随伴ウイルスベクターを用いて遺伝子コード型高感度カルシウムプローブを神経細胞特異的に発現させ、蛍光シグナルをニポウディスク式共焦点と高感度CCDカメラにより検出した。その結果、他の神経細胞やグリア細胞と一切物理的接触(シナプス結合やギャップ結合)を持たない単一の視交叉上核神経細胞において、計測を行ったほぼ全ての神経細胞で安定した概日リズムを観察した。また予想しなかったことに、グリア細胞と接触を持つ単一神経細胞においては概日リズムを示す細胞の割合が大幅に減少していた。このことは、神経細胞はグリア細胞から何らかの抑制性シグナルを受けることで概日リズムを不安定化させていることを示唆している。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ultradian calcium rhythms in the paraventricular nucleus and subparaventricular zone in the hypothalamus2018

    • 著者名/発表者名
      Wu Yu-Er、Enoki Ryosuke、Oda Yoshiaki、Huang Zhi-Li、Honma Ken-ichi、Honma Sato
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 ページ: E9469~E9478

    • DOI

      10.1073/pnas.1804300115

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Optical imaging of circadian calcium rhythm in a solitary suprachiasmatic neuron2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Hirata, Ryosuke Enoki, Kaori Kuribayashi-Shigetomi, Yoshiaki Oda, Sato Honma, Ken-ichi Honma
    • 学会等名
      第9回アジア・オセアニア生理学会連合2019年大会(FAOPS2019)(神戸、兵庫県)
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultradian Calcium Rhythms in the PVN and SPZ in the Hypothalamus2019

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Enoki, Yu-Er Wu, Yoshiaki Oda, Zhi-Li Huang, Ken-ichi Honma, Sato Honma
    • 学会等名
      第9回アジア・オセアニア生理学会連合2019年大会(FAOPS2019)(神戸、兵庫県)
    • 国際学会
  • [学会発表] 生物時計中枢の光イメージング解析2019

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      ニコン顕微鏡イメージングフォーラム(品川, 東京)
    • 招待講演
  • [学会発表] 時を刻む脳 ~生物時計中枢を司る神経回路の光イメージング解析~2019

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      生理学研究所、所長招聘セミナー(岡崎市、愛知県)
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物時計中枢を司る神経回路の光イメージング解析2019

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      北海道大学電子科学研究所・研究交流会(札幌、北海道)
  • [学会発表] 時を刻む脳~生物時計中枢における神経回路の光イメージング解析~2018

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      生理学会北海道地方会総会(札幌、北海道)
    • 招待講演
  • [学会発表] 視床下部の室傍核及び傍室傍核領域におけるウルトラディアンカルシウムリズム2018

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      アライアンスG3分科会(東京工業大学、東京)
  • [学会発表] マイクロパターン基板を用いた視交叉上核単一ニューロンの概日振動解析2018

    • 著者名/発表者名
      平田快洋、榎木亮介、繁富(栗林)香織、織田義晃、本間さと、本間研一
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第 38 回研究会 CHEMINAS 38th(札幌市交流プラザ、北海道、札幌)
  • [学会発表] lluminating Neuronal Circuits Controlling Circadian and Ultradian Rhythms in Mammals2018

    • 著者名/発表者名
      Enoki Ryosuke
    • 学会等名
      International Meeting on Bioimaging for Young Researchers, Chanpuru, OIST (沖縄県、恩納村)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高速蛍光イメージングを用いた概日時計中枢神経細胞の概日Ca2+リズム形成機構の解析2018

    • 著者名/発表者名
      織田善晃 、榎木亮介、高須奈々、中村渉、本間研一、本間さと
    • 学会等名
      西日本生理学会(北九州国際会議場、福岡)
  • [学会発表] 時を刻む脳 ~生物時計中枢神経回路の光イメージング解析~2018

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      金沢大学統合神経生理学セミナー(金沢市、石川県)
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultradian Calcium Rhythms in the Paraventricular Nucleus and Subparaventricular Zone in the Hypothalamus2018

    • 著者名/発表者名
      Enoki Ryosuke
    • 学会等名
      Sapporo Symposium on Biological Rhythms (Sapporo, Hokkaido)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生物時計の光イメージングで生きる道(ニッチ)を探る2018

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      細胞構成研究会2018(札幌、北海道)
  • [学会発表] 視床下部ウルトラディアンカルシウムリズムの発生機序2018

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      NanoBio 第 11 回若手ネットワーキングシンポジウム(札幌、北海道)
  • [学会発表] 生物時計中枢を司る神経細胞ネットワークの可視化解析2018

    • 著者名/発表者名
      榎木亮介
    • 学会等名
      第8回物質・デバイス領域共同研究拠点活動報告会及び平成29年度ダイナミック・アライアンス成果報告会(札幌、北海道)
  • [備考] 光を駆使して神経細胞の機能を探る

    • URL

      https://www.enokiryosuke.com

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公開日: 2019-12-27  

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