2023 Fiscal Year Annual Research Report
Swarm intelligence of new neurons: understanding behaviors for efficient regeneration
| Project Area | Heterogeneous swarm intelligence: Innovative design of swarm intelligence inspired by collective behavior of variety of cells |
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| Project/Area Number |
21H05106
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
金子 奈穂子 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (20464571)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Keywords | 細胞移動 / 群知能 / 脳室下帯 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１、新生ニューロンの集団移動パターンの解析： 新生ニューロンが蛍光標識される遺伝子改変マウスの脳室下帯組織を、細胞外基質を含むゲルに包埋して培養し、タイムラプス撮像（ライブイメージング）を行った。同時に、細胞核を蛍光試薬を用いて標識することにより、密着した集団を形成しながら移動する個々の新生ニューロンの挙動を追跡した。解析ソフトウェアを用いた自動細胞追跡を試みたが、細胞同士の密着や形態の多様性、移動中の分裂などから適用が困難であることがわかり、各時間のZスタック画像を目視で確認してマニュアルで追跡した。新生ニューロンは、密着した集団内でも同期した移動パターンは取らず、バリエーションに富んだ挙動を見せることがわかった。
２、新生ニューロンの集団移動の数理モデル化： 領域内研究者と共同で、ゲル中を集団移動する新生ニューロンの挙動のヘテロ性、前年度までに行なった傷害脳スライスのライブイメージング、我々が明らかにした新生ニューロンと周囲のグリア細胞との相互作用を組み込んだ数理モデルを作製し、集団移動の意義について検討を行なった。
３、新生ニューロンのシングルセルRNAシークエンシング： 新生ニューロンが蛍光標識される遺伝子改変マウスを用いて、脳室下帯の新生ニューロンをセルソーターで単離したのち、バーコード標識した各細胞のmRNAを抽出して、次世代シークエンサーで網羅的遺伝子発現解析を実施した。得られたシークエンス情報を用いてバイオインフォマティクス解析を行い、遺伝子発現プロファイルの違いから、分化段階や分化方向の異なる複数の新生ニューロンクラスターを同定した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Identification of the growth cone as a probe and driver of neuronal migration in the injured brain2024
Author(s)
Nakajima C, Sawada M, Umeda E, Takagi Y, Nakashima N, Kuboyama K, Kaneko N, Yamamoto S, Nakamura H, Shimada N, Nakamura K, Matsuno K, Uesugi S, Veprek NA, Kullmer F, Nasufovic V, Uchiyama H, Nakada M, Otsuka Y, Ito Y, Herranz-Perez V, Garcia-Verdugo JM, Ohno N, Arndt HD, Trauner D, Tabata Y, Igarashi M, Sawamoto K.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 15
Pages: 1877
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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