Sex difference and evolution of the brain illuminated by Connect-Seq: A novel single-cell level neural circuit mapping tool with cell type annotation

Connect-Seq 揭示大脑的性别差异和进化：一种具有细胞类型注释的新型单细胞水平神经回路绘图工具

• 批准号: 20K20589
• 负责人: 宮道 和成
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20589/
• 关键词: 神経回路; 狂犬病ウイルス; バーコード; トランスクリプトーム; コネクトーム; トランスシナプス標識; scRNAseq; 視床下部; キスペプチン; オキシトシン

複雑な神経系の構成原理を理解するためには、個々のニューロンのトランスクリプトーム(TC) により規定されるタイプとそれぞれの接続頻度とを紐づけた定量的情報が必要となる。本研究では、狂犬病ウイルスベクターを用いたコネクトミクスを基盤として、そこにTC細胞タイプの情報を統合する手法やそれを利用したbiologyの開拓を目指している。2022年度にはこのようなアプローチの一つの成果として、雄マウスが交尾・パートナーの出産を経て父親になる際に変動する神経回路を探索し、外側視床下部の興奮性神経細胞 (特にMCH陽性タイプを多く含む)から室傍核オキシトシン神経細胞への神経回路の変化を同定した。また、雌マウスが妊娠・出産を経て母親になる過程で変化する神経回路網についても検討を行った。これらを皮切りに本研究テーマから多数のbiologicalに重要な課題が表出しており、活発な研究へと発展している。狂犬病ウイルスベクターに多数の分子バーコードを付与する技術開発はすでに実施済みであるが、問題は神経細胞を酵素処理により単一細胞にして回収する効率が低すぎることである。そこで、10xChromium社の提供するプラットフォームを用いて数万個の細胞核を集めてdropletベースのRNAseqに供することを目指し、まず、cold runとして視床下部室傍核の解析を実施した。この際には健常発達群に加えて、社会性行動に異常を呈する神経疾患のモデルマウスを用いることで、室傍核の様々なTC細胞タイプにどのような異常がみられるかを検討した。その結果、社会行動に深く関与すると考えられる特定のTC細胞タイプにおいて特定のシグナル経路の転写ネットワークが障害されていることを明らかにした。このように本テーマは技術要素の実装とbiologyの開拓の両面において順調に進捗している。

Complex 雑 な 経 god is の principle を understand す る た め に は, a 々 の ニ ュ ー ロ ン の ト ラ ン ス ク リ プ ト ー ム (TC) に よ り rules さ れ る タ イ プ と そ れ ぞ れ の meet 続 frequency と を new づ け た quantitative information が necessary と な る. This study で は, rabies ウ イ ル ス ベ ク タ ー を with い た コ ネ ク ト ミ ク ス を base plate と し て, そ こ に TC cells タ イ プ の intelligence を integration す る gimmick や そ れ を using し た biology の pioneering を refers し て い る. 2022 annual に は こ の よ う な ア プ ロ ー チ の a つ の results と し て, male マ ウ ス が copulation, パ ー ト ナ ー の produce を 経 て father に な る interstate に - move す る god 経 loop を explore し, outer side bed bottom の excitatory god 経 cells (especially に MCH positive タ イ プ を く む) more か ら room alongside nuclear オ キ シ ト シ ン god 経 cells へ の 経 loop の god - the を with fixed し た. ま た, female マ ウ ス が pregnancy, produce を 経 て mother に な で る process variations change す る 経 god back to the road network に つ い て も 検 line for を っ た. こ れ ら を skin cut り に this study テ ー マ か ら most の in に important topic な が table out し て お り, live 発 な research へ と 発 exhibition し て い る. Rabies ウ イ ル ス ベ ク タ ー に most の molecular バ ー コ ー ド を give す る technology open 発 は す で に be applied 済 み で あ る が, problem は god 経 cells を enzyme 処 に よ り 単 a cell に し て back 収 す る sharper rate が low す ぎ る こ と で あ る. そ こ の で, 10 xchromium clubs provide す る プ ラ ッ ト フ ォ ー ム を with い て tens of thousands of の nucleus を set め て droplet ベ ー ス の RNAseq に for す る こ と を refers し, ま ず, cold run と し て depending on bed department office alongside nuclear analytical を の be applied し た. こ の interstate に は health often 発 da group に plus え て, abnormal social action に を す る god 経 disorders の モ デ ル マ ウ ス を with い る こ と で, room alongside nuclear の others 々 な TC cells タ イ プ に ど の よ う な abnormal が み ら れ る か を beg し 検 た. そ の results, social action に く masato and す る と exam え ら れ る specific の TC cells タ イ プ に お い て specific の シ グ ナ ル の 経 road planning write ネ ッ ト ワ ー ク が handicap of さ れ て い る こ と を Ming ら か に し た. こ の よ う に this テ ー マ の は technological elements be loaded と biology の pioneering の struck surface に お い て suitable adjustable に into 捗 し て い る.

项目成果

父性養育行動を支えるバソプレシン-オキシトシン受容体のクロストーク

加压素-催产素受体串扰支持父亲养育行为

• 发表时间: 2022
• 作者: 金子凛;石野史敏;李知英;宮道和成
• 通讯作者: 宮道和成

Dynamics of Pulsatile Activities of Arcuate Kisspeptin Neurons in Aging Female Mice

老年雌性小鼠弓状 Kisspeptin 神经元脉动活动的动态

• DOI: 10.1101/2022.08.08.503241
• 发表时间: 2022
• 期刊: BioRxiv
• 作者: Goto Teppei;Miyamichi Kazunari
• 通讯作者: Miyamichi Kazunari

Amygdalohippocampal Area Neurons That Project to the Preoptic Area Mediate Infant-Directed Attack in Male Mice

• DOI: 10.1523/jneurosci.0438-19.2020
• 发表时间: 2020-04
• 期刊: The Journal of Neuroscience
• 作者: Keiichiro Sato;Yumi Hamasaki;K. Fukui;Kazuki Ito;Kazunari Miyamichi;M. Minami;Taiju Amano

A Prefrontal Neural Circuit for Maternal Behavioural Learning in Mice

小鼠母亲行为学习的前额神经回路

• 发表时间: 2023
• 作者: 竹室汰貴，山本英明，脇村桂，住拓磨;金野智浩;佐藤茂雄;Jordi Soriano;平野愛弓;Gen-ichi Tasaka and Kazunari Miyamichi
• 通讯作者: Gen-ichi Tasaka and Kazunari Miyamichi

Recording and neural circuit-based manipulation of the maternal oxytocin pulses in mice

小鼠母体催产素脉冲的记录和基于神经回路的操作

• DOI: 10.1101/2021.07.26.453888
• 发表时间: 2021
• 期刊: bioRxiv
• 作者: Yukinaga Hiroko;Hagihara Mitsue;Tsujimoto Kazuko;Chiang Hsiao-Ling;Kato Shigeki;Kobayashi Kazuto;Miyamichi Kazunari
• 通讯作者: Miyamichi Kazunari