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2011 年度 実績報告書

オプトジェネティクスを用いた覚醒と依存形成に関わる神経機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23300142
研究機関生理学研究所

研究代表者

山中 章弘  生理学研究所, 細胞器官研究系, 准教授 (60323292)

研究分担者 田中 謙二  生理学研究所, 分子生理研究系, 助教 (30329700)
キーワード睡眠覚醒 / 依存 / 遺伝子改変マウス / オプトジェネティクス / オレキシン / パッチクランプ / チャネルロドプシン / ハロロドプシン
研究概要

我々は人生の1/3もの時間を睡眠に費やすにもかかわらず、睡眠覚醒がどのように調節されているのか未だによく分かっていない。また、アルコールやたばこなどの嗜好品や薬物などに精神依存が形成されるメカニズムも未だに十分解明されていない。これら一見全く独立した二つの生理現象が視床下部に存在するオレキシンを産生する神経(オレキシン神経)によって調節されていることが明らかになりつつある。本研究では、神経活動の光制御を可能にする分子をオレキシン神経特異的に発現させ、その神経活動を人為的に操作することによって、個体レベルにおいて睡眠覚醒調節および、依存形成のメカニズムを明らかにすることを目的としている。今年度は自己光刺激実験に使用する遺伝子改変マウスの作成と、自己光刺激装置の開発を行った。組織化学的解析によって、遺伝子改変マウスは目的の神経細胞にチャネルロドプシン2の十分な発現量が認められた。スライスパッチクランプを用いた電気生理学的解析によって、光照射を行うと正しく神経活動が制御出来ることを確認した。無線式の光刺激装置の開発が順調なことから無線式の自己光刺激装置の開発を進めている。また、抑制性の分子であるハロロドプシンやアークなどを特定の神経細胞に発現する遺伝子改変マウスの作成も進めており、組織学的解析、電気生理学的解析によって発現と機能を順次確認する。

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

当初計画にあった遺伝子改変マウスの作成は順調に進んでいる。一方、自己光刺激装置の改良が終了していない。

今後の研究の推進方策

今後は当初計画していた有線式の光刺激装置だけでなく、無線式の光刺激装置の導入も検討する。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Light-induced silencing of neural activity in Rosa26 knock-in mice conditionally expressing the microbial halorhodopsin eNpHR2.02012

    • 著者名/発表者名
      Imayoshi I, Tabuchi S, Hirano K, Sakamoto M, Kitano S, Miyachi H, Yamanaka A, Kageyama R
    • 雑誌名

      Neurosci Res

    • DOI

      10.1016/j.neures.2012.03.008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acute optogenetic silencing of orexin/hypocretin neurons induces slow-wave sleep in mice2011

    • 著者名/発表者名
      Tsunematsu T, Kilduff TS, Boyden ES, Takahashi S, Tominaga M, Yamanaka A
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 31(29) ページ: 10529-10539

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.0784-11.2011

    • 査読あり
  • [学会発表] オプトジェネティクスを用いた行動制御2012

    • 著者名/発表者名
      山中章弘、常松友美、田淵紗和子
    • 学会等名
      日本薬学会第132年会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-30
  • [学会発表] オプトジェネティクスを用いたオレキシン神経活動抑制は徐波睡眠を誘導する2012

    • 著者名/発表者名
      山中章弘
    • 学会等名
      第117回日本解剖学会総会
    • 発表場所
      山梨大学(山梨県)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] The transcriptome profiling of orexin/hypocretin neurons using microarray2011

    • 著者名/発表者名
      常松友美、富永真琴、山中章弘
    • 学会等名
      日本睡眠学会第36回定期学術集会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      20111015-20111016
  • [学会発表] Control of instinctive behaviors by manipulating the activity of hypothalamic neurons using optogenetics2011

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamanaka
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-13
  • [学会発表] Sleep/wakefulness control using optogenetics in mice2011

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamanaka
    • 学会等名
      Japan-Germany Frontiers of Science Symposium
    • 発表場所
      ホテルニューオークラ(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-29
  • [学会発表] Optogenetical approach to study regulatory mechanisms of sleep/wakefulness using transgenic mice2011

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamanaka
    • 学会等名
      The 6^<th> World Congress of the World Sleep Federation
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-19
  • [学会発表] Positive regulation of between orexin/hypocretin neurons2011

    • 著者名/発表者名
      田淵紗和子、常松友美、深澤有吾、富永真琴、山中章弘
    • 学会等名
      日本睡眠学会第36回定期学術集会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2011-10-15
  • [学会発表] Optogenetics reveals physiological role of orexin neurons in sleep/wakefulness regulation2011

    • 著者名/発表者名
      山中章弘
    • 学会等名
      第23回韓国分子細胞生物学会
    • 発表場所
      COEX(韓国・ソウル市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-06
  • [学会発表] オプトジェネティクスを用いた睡眠覚醒制御2011

    • 著者名/発表者名
      山中章弘
    • 学会等名
      第63回細胞生物学会大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-27
  • [備考]

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/contents/release/entry/2011/07/post-183.html

  • [産業財産権] テトラサイクリン遺伝子発現誘導システムにおける発現量を増幅させる遺伝子座とノックインによる増幅の効果2011

    • 発明者名
      山中章弘, 田中謙二
    • 権利者名
      山中章弘, 田中謙二
    • 産業財産権番号
      特願2011-193680
    • 出願年月日
      2011-09-06

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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