遺伝学と全脳イメージングで解明する「複数型ドーパミン受容体による学習の多重制御」

利用遗传学和全脑成像阐明“多种多巴胺受体对学习的多重控制”

• 批准号: 21H02533
• 负责人: 木村 幸太郎
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Nagoya City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02533/
• 关键词: ドーパミン; イメージング; 学習; 記憶

本研究では、先端的な分子遺伝学的技術・光学技術・データ科学的解析を組み合せることで、C. エレガンスで複数タイプのドーパミン受容体がひとつの「学習」を実現するメカニズムを解明すること、さらにマウスでの相同遺伝子解析により、新しいタイプのドーパミン受容体が高等動物においても重要な脳機能に関与するか否かを明らかにすることをめざしている。R4年度の研究実績の概要は以下である。[1] 分子遺伝学的解析による新しいタイプのドーパミン受容体の機能細胞の同定：R3年度は、GFPレポーターにより新タイプのドーパミン受容体遺伝子の発現細胞を同定した。R4年度は、新タイプドーパミン受容体変異体がどの神経細胞でcDNAを発現することで忌避匂い学習異常を回復するかについて予備的な結果を得た。[2] カルシウムイメージングによる学習前後の全脳神経活動の計測と、情報科学的解析による学習依存的な神経活動の抽出：R3年度までに得られた結果を解析した結果、公開されている形質転換株では2-ノナノン刺激による神経活動が生じていないことが明らかになった。そこで、新たにイメージング用の形質転換株を作り直したことで、期待された神経活動が得られ、これまでに学習あり／無しの条件で全脳神経活動データを取得した。[3] マウス遺伝学を用いてドーパミンD1受容体を発現する側坐核中型有棘神経細胞とドーパミンD2受容体を発現する側坐核中型有棘神経細胞それぞれ特異的に破傷風菌毒素を発現させることで神経伝達遮断を行い、ドーパミンD2受容体を発現する側坐核中型有棘神経細胞が逆転学習に重要であることを示した。[4] 哺乳類での新しいタイプのドーパミン受容体の解析：AlphaFold2を用いた立体構造解析によって、ドーパミン結合に重要なアミノ酸残基を推定する試みを開始した。

这项研究旨在阐明多种类型的多巴胺受体通过结合尖端分子遗传学，光学技术和数据科学分析，并阐明一种新型的多巴胺受体在较高的动物中通过小鼠中的同源基因分析涉及一种新型的多巴胺受体，并阐明一种新型的多巴胺受体在较高的动物中涉及一种新型的多巴胺受体。第四会计年度研究结果的概述如下。 [1]通过分子遗传分析鉴定了一种新型多巴胺受体的功能细胞：在R3中，使用GFP报告基因鉴定了表达新型多巴胺受体基因的细胞。在R4中，获得了初步结果，神经元细胞新的多巴胺受体突变体表达cDNA，以从驱虫剂的气味学习异常中恢复。 [2]通过钙成像学习之前和之后的全腹神经活性的测量，以及通过信息科学分析提取依赖学习的神经活动：R3获得的结果的分析表明，在已发表的转化体中没有发生2-硝基酮刺激。因此，通过重新创建一种新的转化成像菌株，我们获得了预期的神经活动，并且在有或没有学习的条件下，可以获得全腹神经活动的数据。 [3]使用小鼠遗传学，神经递质通过特异性表达破伤风毒素的抑制作用阻塞，表达多巴胺D1受体的脊柱神经元和表达多巴胺D2受体D2受体的脊柱神经元，表达神经元的神经元，表达神经元的神经元，表达了表达多巴胺的神经元，表达了多巴胺的神经元，表达了多巴亚的神经元，表现为神经元，表达神经元，表达神经元，表达神经元，表达神经元，表达神经元，表达神经元，表达神经元。多巴胺D2受体对于逆转学习很重要。 [4]对哺乳动物中一种新型多巴胺受体的分析：通过使用Alphafold2进行构象分析来估计对多巴胺结合重要的氨基酸残基的尝试。

项目成果

Optical Control of Cell Signaling with Red/Far-Red Light-Responsive Optogenetic Tools in Caenorhabditis elegans

• DOI: 10.1021/acssynbio.2c00461
• 发表时间: 2023-02-20
• 期刊: ACS SYNTHETIC BIOLOGY
• 影响因子: 4.7
• 作者: Oda，Shigekazu;Sato-Ebine，Emi;Aoki，Kazuhiro
• 通讯作者: Aoki，Kazuhiro

Speech-Based Dementia Classification for FTLD Diagnosis Support

基于语音的痴呆症分类为 FTLD 诊断提供支持

• 发表时间: 2021
• 期刊: The 2021 IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences and Technologies
• 作者: Ryouta O’ishi;Fuyuki Saito;Ayako Abe-Ouchi;Takashi Obase;Yukihiko Onuma and Masashi Niwano;Shunya Hanai Shohei Kato Koichi Sakaguchi Takuto Sakuma Reiko Ohdake Michihito Masuda Hirohisa Watanabe
• 通讯作者: Shunya Hanai Shohei Kato Koichi Sakaguchi Takuto Sakuma Reiko Ohdake Michihito Masuda Hirohisa Watanabe

Brain state discrimination based on near-infrared spectroscopy of prefrontal cortical region in patients with severe physical impairment

基于前额皮质区近红外光谱的严重肢体损伤患者脑状态判别

• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Nursing Science and Engineering
• 作者: Akira Masuo;Nobumi Abe;Takuto Sakuma;Shohei Kato
• 通讯作者: Shohei Kato

3DeeCellTracker: a deep learning-based method for tracking cells in 3D time lapse images.

3DeeCellTracker：一种基于深度学习的方法，用于跟踪 3D 延时图像中的细胞。

• 发表时间: 2021
• 作者: Wen C;Kimura K
• 通讯作者: Kimura K

クローズアップ実験法 series 338 三次元自動細胞追跡ツール:3DeeCellTrackerで解析できることと使い方

特写实验方法系列338 三维自动细胞追踪工具：3DeeCellTracker可以分析什么以及如何使用

• 发表时间: 2021
• 期刊: 実験医学
• 作者: Wen Chentao;木村幸太郎
• 通讯作者: 木村幸太郎