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ホヤは脊椎動物に最も近縁な動物で、その幼生は僅か2600の細胞からなる。本研究は、ホヤ幼生の神経及び筋肉の活動をイメージング法により計測することを目的とした。それらの興奮状態をCa^<2+>指示タンパク質カメレオンの蛍光変化(蛍光エネルギー移動(FRET))を用いてを用いて観測した。
測定系構築の為、浜松ホトニクス社製カラー3CCDカメラを申請したが、予算減額のためそのカメラを購入できなかった。代替に高感度モノクロCCDカメラを購入しFRET計測を行った。しかし、様々なアーティファクトが考えられ、1波長の蛍光変化だけでCa^<2+>変化モニタすることは難しいと判断した。そこで、理研の宮脇博士の協力を得て、同研究室のカラー3CCDカメラを用いて実験を行なった。2波長計測により筋肉の活動に伴う一過的Ca^<2+>の上昇を捉えることができた。ホヤ幼生の筋肉は、脊椎動物の骨格筋と異なり細胞融合されていない。Ca^<2+>イメージングにより、最前方の筋細胞から後方へとCa^<2+>シグナルが伝達されていることが分かった。ギャップ結合阻害剤(octanol)によってCa^<2+>の伝搬に抑制された。ホヤ幼生の筋組織では、ギャップ結合を介してその活動が筋肉全般に伝搬していることを明らかにした。
視細胞のCa^<2+>イメージングを行った。ホヤ視細胞では脊椎動物同様、光刺激に伴いCa^<2+>減少することが分かった。本結果は、初めての動物視細胞のin vivoでのCa^<2+>イメージングである。今後は、この測定系を用いて、薬物効果や遺伝子ノックダウン実験により視細胞内信号伝達系の解明を行いたい。
カメレオンの神経細胞への適用を試みた。コリン作動性神経特異的に発現するプロモータを用いて、それらの神経の活動を計測した。運動神経節にある5対のコリン作動性神経のうち、前から3番目の神経が特に活発に発火していることが分かった。その神経がペースメーカ的な役割を担っていることを示唆された。
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