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2020 年度 実績報告書

生細胞イメージングによる脳神経系の代謝制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20J14411
研究機関東京大学

研究代表者

三田 真理恵  東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
キーワードグルコース / 乳酸 / 生細胞イメージング / 糖代謝 / エネルギー恒常性 / 脳神経系
研究実績の概要

本研究では、脳神経系での糖代謝制御機構を理解するため、アストロサイトとニューロンで、グルコースとその代謝産物である乳酸やピルビン酸の動態の可視化を試みる。本年度は、以下の二項目の研究成果を得た。
第一に、緑色蛍光タンパク質を基盤とした分子センサー開発に取り組み、標的分子の結合によって蛍光輝度が上昇する、緑色乳酸センサーと緑色ピルビン酸センサーの取得に成功した。生細胞イメージングにおける機能評価実験を行ったところ、各分子センサーは、各分子の濃度変化に応じた可逆的な輝度変化を示し、各分子センサーは生細胞内イメージングに適していることが分かった。これらの成果は、Scientific Report誌にて発表した。
第二に、アストロサイトとニューロンの共培養系の確立および遺伝子導入方法を含む生細胞イメージング条件を決定した。マウス脳組織からアストロサイトとニューロンの共培養系を作製し、生細胞イメージングのための細胞密度や培養条件を決定した。共培養系への遺伝子導入において、リポフェクション法、レンチウイルスベクターによる導入、およびアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)による導入を試した結果、共培養系への遺伝子導入にはAAVによる導入が適していることが示された。さらに、CaMKIIaプロモーターによってニューロンに、GFAP(ABC1D)プロモーターによってアストロサイトに特異的に遺伝子導入できることを確認した。今後、生細胞イメージングのための刺激条件を検討し、糖代謝制御機構について解析する。

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

本年度は、研究計画に示した以下の項目を完了することができた。第一に、乳酸およびピルビン酸の分子センサーの開発を完了し、第二に、脳神経系で生細胞イメージングによって糖代謝制御機構を解析するための実験系を確立した。

今後の研究の推進方策

今後、開発した分子センサーを利用した生細胞イメージングによって、糖代謝制御機構を解析していく予定である。アストロサイトとニューロンの共培養系で、グルタミン酸投与など生理刺激時の、それぞれの細胞内での糖代謝変動を可視化解析する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 その他

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) 学会発表 (2件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Green fluorescent protein-based lactate and pyruvate indicators suitable for biochemical assays and live cell imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Harada Kazuki、Chihara Takami、Hayasaka Yuki、Mita Marie、Takizawa Mai、Ishida Kentaro、Arai Mary、Tsuno Saki、Matsumoto Mitsuharu、Ishihara Takeshi、Ueda Hiroshi、Kitaguchi Tetsuya、Tsuboi Takashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-020-76440-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 人工甘味料スクラロースは小腸内分泌L細胞のCa<sup>2+</sup>とcAMPシグナルを活性化する2021

    • 著者名/発表者名
      三田真理恵、滝澤舞、永田怜、原田一貴、上田宏、北口哲也、坪井貴司
    • 学会等名
      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会 / 第98回日本生理学会大会 合同大会
  • [学会発表] 小腸内分泌L細胞に対する人工甘味料スクラロースの作用2020

    • 著者名/発表者名
      三田真理恵、坪井貴司
    • 学会等名
      2020年度 第250回生理学東京談話会
  • [備考] 緑色蛍光タンパク質型乳酸センサーとピルビン酸センサーの開発

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0109_00460.html

  • [備考] 東大と東工大など、緑色蛍光タンパク質型乳酸センサーとピルビン酸センサーを開発

    • URL

      https://www.nikkei.com/article/DGXLRSP600050_T11C20A1000000/

  • [備考] 緑色蛍光タンパク質型乳酸センサーとピルビン酸センサーの開発に成功

    • URL

      https://www.sankei.com/economy/news/201113/prl2011130501-n1.html

  • [備考] 協同乳業、東京大学、東京工業大学等の共同研究

    • URL

      https://www.meito.co.jp/news/20201113.html

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公開日: 2021-12-27  

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