光遺伝学プローブによるシナプス除去の分子メカニズムの解明

使用光遗传学探针阐明突触去除的分子机制

• 批准号: 13J06372
• 负责人: 細島 頌子
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06372/
• 关键词: オプトジェネティクス; チャネルロドプシン; シナプス除去; 活動依存性; ランタニドナノ粒子; 脳深部刺激

【研究の目的】本研究では、“活動的なシナプスが選択され、非活動的なシナプスが除去される”という仮説に基づき、ニワトリ胚の毛様体神経節の杯状シナプスにチャネルロドプシン(ChR)を発現させ、光刺激を与え、シナプスを発火させることで神経活動を引き起こし、そのシナプスの電気的性質および形態を解析し、シナプス除去機構が活動依存的なのかを明らかにすることを目的としている。【研究実施計画】本年度は特に下記2点、1.脳深部での神経活動を誘発させるための高感度ChR(SFO)の解析、2.脳深部に発現したChRを活性化させる近赤外オプトジェネティクスの構築に取り組んだ。【研究の具体的内容、意義、重要性】1.高感度チャネルロドプシンの解析　哺乳類の脳に比べ、ニワトリ胚の脳は光透過性が良いため、本研究では脳外部から光刺激を行い、脳内部のChRを活性化することにした。しかし光は脳組織を通過することで減衰するため、非常に弱い光でも活性化することができるSFOの作製と解析を行った。解析の結果、SFOは弱い光でも活性化するが、そのためには長い光照射時間が必要であり、高頻度刺激には向かないことが判明した。2.そこで組織透過性の高い近赤外光と、近赤外光エネルギーを吸収し、可視光を放出するランタニドナノ粒子を利用したオプトジェネティクスを構築した。今後、このランタニドナノ粒子を利用したチャネルロドプシンの光駆動を用いて、ニワトリ胚の杯状シナプスへの神経活動誘発を行い、シナプス除去が活動依存的か否かを検証する予定である。またこの方法は将来的に脳深部刺激等の医療への応用も期待される。

[Purpose of the study] This study is aimed at analyzing the characteristics and morphology of the electrical activity of the active and inactive human hair fibers, including the occurrence of light stimulation and the occurrence of light stimulation. The purpose of this activity is to eliminate the dependency of the organization. [Research implementation plan] This year, the following points are specially recorded: 1. Analysis of ChR(SFO) induced by deep brain activity; 2. Selection of ChR activation induced by deep brain activity; 3. Selection of ChR structure induced by deep brain activity. [Specific contents, significance and importance of the study] 1. Analysis of mammalian light transmittance and light transmittance in high-sensitivity cells. This study is aimed at external light stimulation and internal ChR activation. For example, if you want to use the SFO, you can use the SFO to analyze the activity of the SFO. The analysis results show that SFO is activated by weak light, long light irradiation time is necessary, and high frequency stimulation is necessary. 2. The structure of high transmittance near-infrared light and near-infrared light absorption and visible light emission In the future, the use of such particles in the production of light, the use of cup-shaped light, the removal of activity-dependent light, and the identification of predetermined conditions. This method is expected to be used in future medical applications such as deep stimulation.

项目成果

Near-infrared (NIR) optogenetics using up-conversion system

使用上转换系统的近红外 (NIR) 光遗传学

• DOI: 10.1117/12.2078875
• 发表时间: 2015
• 期刊: Proc. SPIE, Optical Techniques in Neurosurgery, Neurophotonics, and Optogenetics II
• 作者: Shoko Hososhima;Hideya Yuasa;Toru Ishizuka;Hiromu Yawo
• 通讯作者: Hiromu Yawo

ステップ関数型キメラチャネルロドプシンのキネティクス

阶跃函数嵌合通道视紫红质的动力学

• 发表时间: 2014
• 作者: 細島 頌子;石塚 徹;八尾 寛
• 通讯作者: 八尾 寛