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2014 年度 実績報告書

グリア細胞カルシウムシグナルの進化的意義の解明

公募研究

研究領域グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態
研究課題/領域番号 26117509
研究機関名古屋大学

研究代表者

坂内 博子  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (40332340)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードグリア細胞 / ゼブラフィッシュ / カルシウムイメージング
研究実績の概要

本研究では,逃避行動を駆動する神経回路網が良く解明されているゼブラフィッシュをモデル動物として,魚類においてもグリア細胞が神経伝達効率の制御に関わるか否かを明らかにすることを目指している. ゼブラフィッシュのグリア細胞にも,ほ乳類のグリア細胞同様にカルシウムシグナルが存在するかを調べるために,グリア細胞特異的に遺伝子コード型カルシウムセンサーを発現する遺伝子組換えゼブラフィッシュを作成した.ラット培養アストロサイトを用いた予備実験により、細胞膜に標的したGCaMP6f (LCK-GCaMP6f)がグリア細胞の自発的カルシウムシグナルを最も感度良く捕捉することがわかった.このLCK-GCaMP6fをGFAP promoter駆動により発現するゼブラフィッシュの系統を作成し,脳・脊髄のグリア細胞にLCK-GCaMP6fを発現する系統を得た.コンフォーカル顕微鏡を用いてLCK-GCaMP6fを発現した受精後3-7日稚魚脳のin vivoイメージングを行い,視蓋,後脳,脊髄のグリア細胞で自発的なカルシウムシグナルが存在することを確認した.後脳の放射状グリア細胞では,カルシウムシグナルは腹側に伸びる突起の局所で発生することを見いだした.この結果から,魚類のグリア細胞にも,ほ乳類と同様にカルシウムシグナルが存在していることが示された.
ゼブラフィッシュの後脳には,聴覚・触覚刺激に応答して速やかな逃避行動を引き起こす神経回路が存在する.この神経回路とグリア細胞逃避行動を誘起する聴覚刺激(1000 Hz)を繰り返し与えたところ,後脳のグリア細胞では自発的カルシウムシグナルとは異なる,より長く広範囲に広がるカルシウムシグナルが観察された.この結果は,魚類でも神経回路の活動に伴ってグリア細胞の活動が誘起されることを示している.

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

グリア細胞の存在は線虫,ショウジョウバエ,ゼブラフィッシュ等多くの生物種で知られており,神経細胞の生存支援に加えて神経細胞軸索の正常な伸長,シナプス末端の形態の維持など,重要な役割を担っている.しかしながら,これまで魚類のグリア細胞にカルシウムシグナルが存在するかどうか,また神経回路の活動とグリア細胞の活動がリンクしているかどうかは全く明らかにされていなかった.本研究のこれまでの成果により,上記の疑問に対しての答えが得られたことから,本研究は一定の成果を上げたと判断した.

今後の研究の推進方策

フランスボルドー大学のNagerl教授との共同研究である超解像顕微鏡によるマウスナー細胞とグリア細胞の構造解析を行う.これまでに得られた成果を論文にまとめる.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] INSERM/CNRS/University of Bordeux(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      INSERM/CNRS/University of Bordeux
    • 他の機関数
      1
  • [雑誌論文] 小胞体からのカルシウム放出による GABA 作動性シナプス構造の安定化2016

    • 著者名/発表者名
      丹羽 史尋,坂内 博子,御子柴克彦
    • 雑誌名

      日薬理誌(Folia Pharmacol. Jpn.)

      巻: 147 ページ: 1~6

    • DOI

      http://doi.org/10.1254/fpj.147.184

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bidirectional Control of Synaptic GABAAR Clustering by Glutamate and Calcium2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Bannai, Fumihiro Niwa, Mark W. Sherwood, Amulya Nidhi Shrivastava, Misa Arizono, Akitoshi Miyamoto, Kotomi Sugiura, Sabine Levi, Antoine Triller, Katsuhiko Mikoshiba
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 13 ページ: 2768~2780

    • DOI

      doi:10.1016/j.celrep.2015.12.002

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] グリアアセンブリ活動の多様性を支えるグリア細胞自己組織化戦略2016

    • 著者名/発表者名
      坂内博子
    • 学会等名
      第89回 日本薬理学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-03-11
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivo imaging of glial cell activity in zebrafish2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Bannai, Masashi Tanimoto, Shigeo Sakuragi, Yurie Matsutani, Yoichi Oda
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-15
  • [学会発表] Dynamic regulation of inhibitory synaptic transmission by glutamate and calcium.2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Bannai
    • 学会等名
      Nagoya International Symposium on Neural Circuits - Decoding principle of neural circuits using model animals II
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-09-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Differential calcium‐dependent control of synaptic GABAA receptor clustering by ionotropic and metabotropic glutamate receptor2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Bannai, Fumihiro Niwa, Mark Sherwood, Amulya Shrivastava, Misa Arizono, Akitoshi Miyamoto, Kotomi Sugiura, Sabine Levi, Antoine Triller, Katsuhiko Mikoshiba
    • 学会等名
      5th edition of the SINGLE MOLECULE LOCALIZATION MICROSCOPY SYMPOSIUM
    • 発表場所
      ボルドー
    • 年月日
      2015-08-27 – 2015-08-28
    • 国際学会
  • [学会発表] 1分子動態イメージングによる脳機能へのアプローチ2015

    • 著者名/発表者名
      坂内 博子,丹羽 史尋,有薗 美沙,Triller Antoine,御子柴 克彦
    • 学会等名
      検索結果 日本顕微鏡学会 第71回学術講演会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-05-14
    • 招待講演
  • [学会発表] 「‘脳研究にラマン’を真剣に考える」2015

    • 著者名/発表者名
      坂内 博子
    • 学会等名
      理研シンポジウム:最先端光計測とライフサイエンスの 近未来-バイオ・ラマン2017-
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2015-05-01
    • 招待講演
  • [学会発表] Approach to the brain function by imaging single molecule behavior2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Bannai
    • 学会等名
      The OIST workshop, Single Protein Dynamics in Cellulo 2014
    • 発表場所
      沖縄(OIST)
    • 年月日
      2015-04-22
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 「グルタミン酸とカルシウムによる GABA 作動性シナプス構造の空間的制御」2015

    • 著者名/発表者名
      坂内 博子
    • 学会等名
      第120回解剖学会総会・全国学術集会・第92回日本生理学会 合同大会シンポジウム
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 「IP3誘導カルシウム放出によるGABA作動性シナプス構造の安定化」2015

    • 著者名/発表者名
      坂内 博子
    • 学会等名
      第88回日本薬理学会年会シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-20
    • 招待講演
  • [学会発表] 「膜分子のふるまい」を見て「細胞内シグナル」を知る2014

    • 著者名/発表者名
      坂内 博子,丹羽 史尋,Triller Antoine,御子柴 克彦
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Strategy for the self-organization of plasma membrane revealed by quantum-dot single particle tracking.2014

    • 著者名/発表者名
      坂内 博子,丹羽 史尋,有薗 美沙,Triller Antoine,御子柴 克彦
    • 学会等名
      Neuroscience 2014
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-09-13
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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