生存に不可欠な睡眠の役割の解明: 遺伝学と非線形光学によるアプローチ

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本研究では遺伝学的スクリーニングと非線形光学イメージングという異なる2つの手法を用いて睡眠の機能を解明することを目的としている。2022年度の研究により、遺伝学的スクリーニングで単離した変異体の持つ遺伝子変異を数個の候補にまで絞り込んだ。単離された変異体のうち、1系統ではすでに有力な候補遺伝子が見つかっており、現在、原因遺伝子の確定のため、CRISPR/Cas9システムを利用して遺伝子変異を再現する実験で解析を行っている。また、一部の候補遺伝子については蛍光タンパク質を用いた発現解析や機能解析を進めている。またマウスでの基本的な脳波測定の方法に習熟した。このことにより、原因遺伝子が確定し次第、マウスのホモログの変異体を作成し、睡眠解析や断眠実験を行う準備ができている。非線形光学イメージングでは、睡眠の機能に関わる可能性のある生体変化について、詳細な分光学的な解析を行った。特にCARSイメージングによって得られた多次元データを統計学的な手法で解析する方法を新たに導入し、従来は難しかった網羅的な解析を行なっている。今後は、分光学的手法によってとらえられた生体分子の変化が、どのような分子メカニズムによって生じているのかを明らかにする。さらに並行して行っている神経科学的な手法を用いた睡眠の制御経路の研究により, 線虫において睡眠の恒常性制御を担っていると考えられる神経細胞の同定と機能解析を行い、国際誌に筆頭著者として報告した。本研究は線虫の睡眠の恒常性制御を担う神経細胞の最初の報告である。以上のように睡眠の機能を解明しようとする研究と、睡眠の制御機構を明らかにしようとする研究の両方で進展があった。