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2018 年度 実施状況報告書

脳部位ごとの形態の違いを生み出す細胞構築機構の4D解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K07426
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

堀田 耕司  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (80407147)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード3Dイメージング / カタユウレイボヤ / 神経管形成 / Ca2+イメージング / 時計遺伝子 / シンギュラリティ / 透明生物学 / ホヤ
研究実績の概要

脳は一本の管から生じる。発生後間もない胎児は神経管の前方が膨らみ、前脳胞、中脳胞、菱脳胞といった基本的な脳部位の原型を形成する。遺伝子発現による区画決定が明らかにされても、このような脳の“形作り”には解明すべき点が多い。そこで申請者は細胞レベルの定量的な解析が個体まるごと用いて可能であるホヤに注目し、そもそも連続性を保った一本の管が、脳部位ごとに形の違いを生み出すしくみを解明することを研究の目的とした。神経管形成過程において神経板期から一部の神経板系譜の細胞においてカルシウムイオン濃度が振動する細胞が観察された(Akahoshi et al., 2017)。神経管形成における形態形成過程に関与している可能性があるためこのカルシウムイオン振動する細胞の数、位置、系譜を明らかにすることを試みた。核局在GCaMPを用いることによりわずか1対の背側運動神経節細胞であることがわかった。細胞系譜をあきらかにするため、Kaede蛍光タンパク質を神経管細胞系譜で発現するホヤ幼生を作成したが異常発生率が高く現在のところライブイメージングで細胞系譜をあきらかにすることはできていないものの、このカルシウム振動細胞の細胞体の大きさが周辺の細胞より大きいこと、神経管の側方に少しずれて位置するといった解剖学的特徴(Nakamura et al., 2012)より、A10.64系譜である可能性が高い。現在neurogeninプロモータを用いて再度Kaedeを用いたライブイメージングを試みている。神経管形成における形態形成過程とカルシウムイオン濃度上昇との関係を明ら
かにするために、より透明なホヤであるザラボヤを用いたイメージングを行った。その結果、カタユウレイボヤを用いたよりもより深い位置にある神経管細胞のカルシウムイメージングも行うことができた。得られたデータを解剖学的情報と照らし合わせる必要がある。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

SPIM顕微鏡や3CCDカメラで撮影した画像データが膨大であるため後処理と解析に時間を要し、また画像処理を行う計算機が故障してしまい、処理の遅い代替機で解析しているため。

今後の研究の推進方策

神経管細胞のカルシウムイメージングを行うことができたので、得られたカルシウムイメージングデータを神経管細胞の3次元解剖情報上にマッピングすることにより、神経接続と機能的相関との関係を照らし合わせたい。

次年度使用額が生じた理由

SPIM顕微鏡や3CCDカメラで撮影した画像データが膨大であるため後処理と解析に時間を要し、また画像処理を行う計算機が故障してしまい、処理の遅い代替機で解析しているため研究遂行に想定以上に時間を要した。論文作成および研究成果発表に用いる。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] スタンフォード大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      スタンフォード大学
  • [国際共同研究] パドバ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      パドバ大学
  • [雑誌論文] Developmental Roles and Evolutionary Significance of AMPA-Type Glutamate Receptors2018

    • 著者名/発表者名
      Hirai Shinobu、Hotta Kohji、Okado Haruo
    • 雑誌名

      BioEssays

      巻: 40 ページ: 1800028~1800028

    • DOI

      10.1002/bies.201800028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 14-3-3εa directs the pulsatile transport of basal factors toward the apical domain for lumen growth in tubulogenesis2018

    • 著者名/発表者名
      Mizotani Yuji、Suzuki Mayu、Hotta Kohji、Watanabe Hidenori、Shiba Kogiku、Inaba Kazuo、Tashiro Etsu、Oka Kotaro、Imoto Masaya
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 ページ: E8873~E8881

    • DOI

      10.1073/pnas.1808756115

    • 査読あり
  • [雑誌論文] GABA-Induced Intracellular Mg2+ Mobilization Integrates and Coordinates Cellular Information Processing for the Maturation of Neural Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Ryu、Shindo Yutaka、Hotta Kohji、Suzuki Koji、Oka Kotaro
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 28 ページ: 3984~3991.e5

    • DOI

      10.1016/j.cub.2018.10.044

    • 査読あり
  • [学会発表] Relationship between swimming behavior and Ca2+ oscillation in the visceral ganglion of developing ascidian embryo.2018

    • 著者名/発表者名
      Akahoshi T, Hotta K, Oka K
    • 学会等名
      GfE school Imaging and Modeling Development
    • 国際学会
  • [学会発表] SPATIOTEMPORAL CHANGE IN CELL STIFFNESS DURING EARLY EMBRYOGENESIS INVESTIGATED BY ATOMIC FORCE MICROSCOPY.2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fujii, Taichi, Imai, Wataru Koizumi, Kohji Hotta, Kotaro Oka, Takaharu Okajima
    • 学会等名
      62nd Annual Meeting Biophysical Society
    • 国際学会
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡による発生胚の弾性率のタイムラプス測定Time-lapse measurements of embryonic cell stiffness by atomic force microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      藤井 裕紀,今井 太一,小泉 航,堀田 耕司,岡 浩太郎,岡嶋 孝治
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] カタユウレイボヤの卵体積の変化による尾芽胚形態形成への影響.2018

    • 著者名/発表者名
      松村薫, 堀田耕司, 岡浩太郎
    • 学会等名
      Evo-Devo青年の会
  • [学会発表] カタユウレイボヤの卵体積変化による尾芽胚形態形成への影響.2018

    • 著者名/発表者名
      松村薫, 堀田耕司, 岡浩太郎
    • 学会等名
      日本進化学会 第20回大会
  • [学会発表] ホヤ運動神経節におけるCa2+振動と筋運動との関係2018

    • 著者名/発表者名
      赤星太一, 堀田耕司, 岡浩太郎
    • 学会等名
      第89回日本動物学会
  • [学会発表] カタユウレイボヤの卵サイズの変化による尾芽胚形態形成への影響.2018

    • 著者名/発表者名
      松村薫, 堀田耕司, 岡浩太郎
    • 学会等名
      第89回日本動物学会
  • [学会発表] ホヤ運動神経節におけるCa2+振動と遊泳運動との関係2018

    • 著者名/発表者名
      赤星太一, 堀田耕司, 岡浩太郎
    • 学会等名
      ホヤ研究会2018
  • [学会発表] カタユウレイボヤの卵体積の変化による尾芽胚形態形成への影響2018

    • 著者名/発表者名
      松村薫, 堀田耕司, 岡浩太郎
    • 学会等名
      ホヤ研究会2018
  • [備考] Four-dimensional Ascidian Body Atlas

    • URL

      https://www.bpni.bio.keio.ac.jp/chordate/faba/1.4/top.html

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公開日: 2021-12-27  

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