微弱光による冬眠様状態QIH誘導法開発とQIHにおける血圧・心拍調節機構の理解

开发一种利用弱光诱导冬眠样状态 QIH 的方法，并了解 QIH 中的血压和心率调节机制

• 批准号: 22K15219
• 负责人: 高橋 徹
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15219/
• 关键词: OPN4; メラノプシン; オプシン４; オプトジェネティクス; Qニューロン; 冬眠様状態; 低体温; 心臓血管系

光操作による冬眠様低代謝状態QIH（OPN4-QIH）誘導法の創出を第一目標にした本研究では、脳内において微弱光に持続的に応答できること期待し、OPN4（オプシン4、メラノプシン）を光受容体オプシンとして用いた。Qrfp-iCreマウス系統とCre依存性にOPN4を発現させるAAVベクター(AAV-OPN4)を使用した。Qrfp-iCreマウスの視床下部POAにAAV-OPN4を投与し、Qニューロン特異的にOPN4を発現させ、同領域に光ファイバーを留置し、青色レーザー光刺激を行った。マイクロ(micro)Wスケールの極めて微弱な光強度で24時間継続光刺激を試みた結果、24時間の安定した低体温状態が誘導された。さまざまな光強度を用いてQIHを誘導し、傷害性のない最適な光強度を評価した。OPN4-QIHでは、3-から10-microWという極めて弱い光強度で最も効率よく深い低体温を誘導できることが判明した。組織傷害度合いは、光刺激実験後に脳をサンプリングし、炎症性マーカー（GFAPおよびIba1）を用いた免疫組織化学によって検証した。その結果、10-microWでは24時間持続刺激であっても組織傷害が生じないことが判明し、10microW程度の微弱光によってQニューロンを長期間に渡り自在に興奮性操作することが可能となった。当該年度の研究によって、光操作による冬眠様低代謝状態QIH（OPN4-QIH）誘導法の確立に成功したと考えている。

The first objective of this study is to create a method of inducing hypometabolic state QIH (OPN4-QIH) by light manipulation. Qrfp-iCre is a Cre dependent system and OPN 4 is used. Qrfp-iCre: AAV-OPN-4 in the lower part of the optic bed. The results of light stimulation for 24 hours and the induction of hypothermia for 24 hours were obtained. The optimum light intensity for the induction and injury of QIH is evaluated. OPN4-QIH, 3- 10-microW Tissue injury, light stimulation, inflammation, and inflammation (GFAP and Iba1) were examined by immunohistochemistry. Results: 10-microW, 24-time continuous stimulation, tissue damage, identification, 10-microW, weak light, long-term transient excitatory operation When this year's study was conducted, the establishment of hibernation hypometabolic state QIH (OPN4-QIH) induction method was successfully examined.

项目成果

Optogenetic Induction of Hibernation-like state with modified OPN4

修饰 OPN4 的光遗传学诱导类冬眠状态

• 发表时间: 2023
• 作者: Takahashi Tohru M.;Hirano Arisa;Kanda Takeshi;Saito Viviane M.;Ashitomi Hiroto;Tanaka Kazumasa Z.;Yokoshiki Yasufumi;Masuda Kosaku;Yanagisawa Masashi;Vogt Kaspar E.;Tokuda Takashi;Sakurai Takeshi;高橋徹
• 通讯作者: 高橋徹

Induction of mouse hibernation-like state with newly developed, highly sensitive opsin

用新开发的高灵敏视蛋白诱导小鼠冬眠样状态

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahashi Tohru M.;Hirano Arisa;Kanda Takeshi;Saito Viviane M.;Ashitomi Hiroto;Tanaka Kazumasa Z.;Yokoshiki Yasufumi;Masuda Kosaku;Yanagisawa Masashi;Vogt Kaspar E.;Tokuda Takashi;Sakurai Takeshi;高橋徹;Tohru M. Takahashi
• 通讯作者: Tohru M. Takahashi