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2022 年度 実績報告書

Qニューロンの作動メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K19287
研究機関筑波大学

研究代表者

桜井 武  筑波大学, 医学医療系, 教授 (60251055)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード体温制御 / 視床下部 / 冬眠 / 人工冬眠
研究実績の概要

QQIH中の生理・神経機能の解析を高時間分解能で行うため、光遺伝学により長時間のQIHを誘導する実験系を構築した。OPN4を用いて微弱な光でGqシグナリングを活性化させることにより神経の興奮を試みた。感度を上げるために不活性化に関与するC末端側のリン酸化クラスター領域を欠損させた(hOPN4dC)。Qニューロンに発現させ光照射の体温への影響を観察した。3-10 mWという極めて弱い光で体温の低下を誘導することが可能であった。重要なことに、24時間という長期間にわたって光照射を持続させても神経の損傷は観察されず、何度もQIH誘導が可能であった。この系を用いてQニューロンの活性化によって体温の低下に先行して心拍数が急激に低下することを見出しており、Qニューロンの新しい機能を提唱した。光照射を終了することで30分以内に元のレベルに体温が戻ることが判明した。一方、概日時計に与える影響を概日時計によって制御される生理リズムを指標に解析した。恒暗条件においてマウスの輪回し行動リズムの位相はQIHによって影響を受けないことを見出した。つまり、生体においてQIH中も概日時計が振動していることが示唆された。また、体温リズムの変化をQIH前後で比べても、何も同調因子がない条件においても復温後にQIH前と同じ振幅でリズムを刻み始めることも明らかとなった。QIH中は生理リズムの出力は完全にシャットダウンされるが、復温後に何ら同調因子がない条件においてもそれらの生理リズムはQIH前の位相で回復することが示された。また、AVPeに発現しているQニューロンの核を抽出し、シングルセル解析を実施しQニューロンの制御に関わる因子群を複数同定した。この情報をもとに、Qニューロンに作用する可能性のある因子を数個ピックアップし、カルシウムイメージングおよび電気生理実験によってQニューロンを興奮させる因子を見出した。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (5件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Optogenetic induction of hibernation-like state with modified human Opsin4 in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Tohru M.、Hirano Arisa、Kanda Takeshi、Saito Viviane M.、Ashitomi Hiroto、Tanaka Kazumasa Z.、Yokoshiki Yasufumi、Masuda Kosaku、Yanagisawa Masashi、Vogt Kaspar E.、Tokuda Takashi、Sakurai Takeshi
    • 雑誌名

      Cell Reports Methods

      巻: 2 ページ: 100336~100336

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2022.100336

  • [雑誌論文] Hypothalamic orexin prevents non-alcoholic steatohepatitis and hepatocellular carcinoma in obesity2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuneki Hirosh et al.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 41 ページ: 111497~111497

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2022.111497

  • [雑誌論文] Vasopressin neurons in the paraventricular hypothalamus promote wakefulness via lateral hypothalamic orexin neurons2022

    • 著者名/発表者名
      Islam Md Tarikul、Rumpf Florian、Tsuno Yusuke、Kodani Shota、Sakurai Takeshi、Matsui Ayako、Maejima Takashi、Mieda Michihiro
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 32 ページ: 3871~3885.e4

    • DOI

      10.1016/j.cub.2022.07.020

  • [雑誌論文] Rapid eye movement sleep is initiated by basolateral amygdala dopamine signaling in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Emi、Miyasaka Ai、Sakurai Katsuyasu、Cherasse Yoan、Li Yulong、Sakurai Takeshi
    • 雑誌名

      Science

      巻: 375 ページ: 994~1000

    • DOI

      10.1126/science.abl6618

  • [雑誌論文] Lateral habenula glutamatergic neurons projecting to the dorsal raphe nucleus promote aggressive arousal in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Aki et al.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-022-31728-z

  • [学会発表] 冬眠様状態における概日振動体の動態と機能2022

    • 著者名/発表者名
      平野 有沙、高橋 徹、南部 美友、田中 和正、櫻井 武
    • 学会等名
      日本神経科学学会(Neuro2022)沖縄コンベンションセンター
  • [学会発表] 新規高感度オプシンを用いた冬眠様状態の誘導2022

    • 著者名/発表者名
      高橋 徹、平野 有沙、櫻井 武
    • 学会等名
      日本神経科学学会(Neuro2022)沖縄コンベンションセンター
  • [学会発表] 人工冬眠によるてんかん進行の抑制2022

    • 著者名/発表者名
      タト ムホトゥ、リン ユジュ、南部 美友、大山 薫、平野 有沙、櫻井 武、田中 和正
    • 学会等名
      日本神経科学学会(Neuro2022)沖縄コンベンションセンター
  • [学会発表] Induction of hypometablic and hypothermic states in mice.2022

    • 著者名/発表者名
      Sakurai, T.
    • 学会等名
      JST-CREST “Opt Bio”/WPI-IIIS Joint Symposium
    • 招待講演
  • [産業財産権] 冬眠様状態を誘発する方法およびそのための装置2022

    • 発明者名
      櫻井 武、砂川玄志郎、髙橋徹
    • 権利者名
      櫻井 武、砂川玄志郎、髙橋徹
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      17/764839
    • 外国

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公開日: 2023-12-25  

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