2022 Fiscal Year Research-status Report
Exploring axon conduction modulation rule dependent on axon structure
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21K19884
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
榛葉 健太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80792655)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 軸索 / 伝導調節 / マイクロ加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
計画２年目にあたる本年度は、電気刺激による軸索の頻度依存性の評価、および染色のためのマイクロ構造物の扱いの検討、の2点について研究を実施した。以下に、それぞれの詳細を述べる。
電気刺激による頻度依存性の評価：軸索の伝導調節のルールを明らかにすることを目指し、感覚神経細胞の軸索に対して様々な頻度で電気刺激を印加した。初年度に検討した方法を用いて軸索の応答を検出したところ、刺激の頻度が高いほど軸索の伝導速度が低下する様子を検出できた。さらに、特定の頻度で刺激した際には、伝導速度の低下、活動停止期、伝導速度の回復というサイクルが繰り返される様子が検出された。これは、軸索が特定の頻度の活動において、信号の振動を発生できることを示唆する。
染色のためのマイクロ構造物の扱いの検討：本研究では軸索の形状と伝導調節機構の関係の解明を目指しており、計測後の軸索を染色して形態を評価できることが重要である。そこで、マイクロトンネル内に新調した軸索の染色方法を検討した。通常、トンネル内には染色の試薬が届きにくく、内部の軸索を染色することは簡単ではない。そこで、本年度はトンネル内に伸長した軸索の構造を破壊せずにトンネルの天井部分であるPDMSを取り除く方法を検討した。結果、天井の素材であるPDMSにあらかじめ細胞非接着性ポリマーをコーティングすることで、構造を破壊しないPDMSの除去が可能であることが分かった。さらに、PDMSを除外後に染色したところ、通常は難しかったトンネル内部の構造が鮮明に観察できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の目標は軸索の伝導速度変化の評価と、軸索の形状を免疫組織化学染色法で評価することであった。
伝導速度変化の評価については、昨年度の成果に引き続き、特定の刺激頻度における振動様の現象という、興味深い現象を得ることができた。
軸索の形状評価についても、ポリマーのコーティングにより、予定通りの成果が得られた。以上より、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画の最終年度である次年度は、本年度までに得られた技術をもとに、軸索の伝導調節機構の詳細を評価する。これまで開発してきたデバイスにマイクロ流路を組み合わせることで、軸索に対する選択的な薬理刺激を実現し、様々な化合物に対する応答から機能を評価する。加えて、マイクロ構造により単一の活動を検出できる利点を生かし、長期的な活動変化も併せて評価する。
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| Causes of Carryover |
軸索の形状評価に向けた染色法の検討が想定していたよりスムーズに進み、順調に終了した。結果として、染色にかかわる消耗品の使用量を抑えることができ、次年度使用額が生じた。生じた次年度使用額については、今年度の使用用途と同様に染色や培養といった消耗品として使用する予定である。それにより、本研究計画のコアである軸索の伝導評価に十分な費用を充てることができ、研究がより効率的に進むことが期待できる。
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