2023 Fiscal Year Annual Research Report
なぜ概日リズム中枢はGABA作動性神経細胞から構成されるのか？
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20H03425
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| Research Institution | National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
榎木 亮介 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設), 生命創成探究センター, 准教授 (00528341)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江川 潔 北海道大学, 医学研究院, 助教 (40450829)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 概日リズム / GABA / 塩素イオン / イメージング / 視交叉上核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の概日リズム中枢である視交叉上核が「何故GABA作動性神経細胞で構成されるか」という生理的意義を、光イメージング技術を駆使して解明することを目指して研究を行った。これまでの報告では、GABAは幼弱期の神経細胞では興奮性に働き、生後発達と共に抑制性の作用へと切り替わると言われており、視交叉上核は GABAの応答性が興奮性-抑制性が24時間で変動すると考えられている。GABAの興奮性-抑制性の応答の方向性を決定する主たる要因は、細胞内の塩素イオン(クロライドイオン)であり、視交叉上核ではクロライド濃度が概日変動することで、興奮性と抑制性が切り替わると考えられている。従来の研究は、パッチクランプ計測による1細胞の電気特性の計測に基づいており、多様な細胞種の集団で構成される視交叉上核の神経細胞ネットワークが、どのようにクロライド濃度を24時間スケールで変動させるかは不明であった。
本年度までのイメージング研究の試みにより、遺伝子コード型クロライドセンサーを神経細胞に発現させるためのアデノ随伴ウイルス(AAV)を作成し、視交叉上核の神経細胞における発現と機能確認を行ってきた。長期蛍光イメージング顕微鏡システムにより、視交叉上核の数日間の連続的なタイムラプス計測を行い、クロライドイオン濃度の24時間のリズムを神経細胞ネットワークレベルで観察し、空間的な特徴的なリズム位相パターンを観察することを可能とした。加えて、GABAのClイオンイメージングに精通している分担者の江川潔博士の研究協力のもと、Clイオンの定量的な解析などを行ってきた。さらに、クロライドイオンとカルシウムイオンの同時イメージング計測により"概日クロライドリズム "の位相を決定した。本年度はさらに、細胞内クロライド濃度を決定する主因子である輸送体、調節因子の阻害剤を添加してリズムパターンを計測し、概日クロライドリズムのリズムパラメーターや空間パターンを解析した。
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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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