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共同利用研究

Joint Researches

計画共同研究 2010年度

計画共同研究は,研究者の要請に基づいて生理学研究所が自らテーマを設定する。19年度までは,「遺伝子操作モデル動物の生理学的,神経科学的研究」と 「バイオ分子センサーと生理機能」の二つが行われた。20年度からは,「多光子励起法を用いた細胞機能・形態の可視化解析」と「位相差低温電子顕微鏡の医 学・生物学応用」が開始された。
さらに21年度からは「マウス・ラットの行動様式解析」が開始された。また,22年度から新たに「近赤外線トポグラフィーを用いた脳機能解析」が新設され た。いずれも現在最も高い関心を寄せられている領域であると同時に,生理学研究所が日本における研究の最先端をいっている分野でもある。多くの共同研究の 申請を期待している。

 

◇ 6つの計画共同研究の詳細は,次の通りである(平成22年度)。
なお、平成23年度については、「マウス・ラットの代謝生理機能解析」が加わり7つの計画共同研究となる(詳細は公募についての通知をご覧ください)。

「遺伝子操作モデル動物の生理学的,神経科学的研究」

生理学及び脳科学の研究を推進する上で個体レベルでの解析は重要であり,遺伝子操作モデル動物は非常に有効な実験材料となる。モデル動物開発のための発生 工学的技術の革新は近年とくに目覚ましく,日々,発展・進歩を遂げている。生理学・脳科学と発生工学の両方に精通した行動・代謝分子解析センター 遺伝子改変動物作製室が遺伝子操作モデル動物の作製技術を全国の研究者に提供することは,他機関の同種事業に比べても当該研究分野の発展に大きく貢献でき る。共同利用研究に供するため,ラットとマウスにおいて,トランスジェニック動物やノックアウト動物のような有用モデルの開発を支援している。

「バイオ分子センサーと生理機能」

細胞内外の多様な環境情報を受容して環境変化に時々刻々対応しながら生きていくために,生体には多様な情報を迅速に検知するセンサーが多種配置されてい る。これらのバイオ分子センサーの生理機能を物質・分子の性質から解明するためには,バイオサイエンスのみならずナノテクノロジーをはじめとする多くの異 なる学問分野との共同研究が欠かせない。そこで,生理学研究所の温度センサー,浸透圧センサー,容積センサー,イオン濃度センサー,侵害刺激センサーなど のセンサータンパク質研究者と共同でパッチクランプ法,Caイメージング法,FRET法,二光子レーザー顕微鏡法,免疫電顕法,動物行動解析法などの技術 を駆使して,バイオ分子センサーの構造と生理機能の解明を目指す研究を進める。

「位相差低温電子顕微鏡の医学・生物学応用」

世界で初めて生理学研究所で開発された位相差電子顕微鏡は,特に低温手法と組み合わせることで威力を発揮する。無染色の生物試料について生状態の構造を 1nm分解能で観測可能である。過去数多くの部門内共同研究において,先端的な研究を拓いてきたが,その手法をさらに幅広い医学,生物学のフィールドで有 効利用できるよう,計画共同研究をスタートすることとした。対象は,受容体やチャネルなどの膜蛋白質,各種ウィルス,バクテリア全載細胞,ヒトの培養細胞 そして組織切片である。特に,生きた細胞中の分子過程の高分解能観察が生物機能につながる研究に期待したい。

「多光子励起法を用いた細胞機能・形態の可視化解析」

2子励起顕微鏡システムは,低侵襲性で生体および組織深部の微細構造および機能を観察する装置であり,近年国内外で急速に導入が進んでいる。しかし,安定 的な運用を行うためには高度技術が必要であるため,共同利用可能な機関は生理研が国内唯一である。現在,2台の正立(in vivo 実験用)と1台の倒立(in vitro 実験用)の2光子励起顕微鏡が安定的に稼動している。その性能は世界でトップクラスであり,レーザー光学系の独自の改良により,生体脳において約1mmの 深部構造を1μm以下の解像度で観察できる性能を構築している。生体内神経細胞のCa2+動態イメージング技術の確立および長時間連続イメージングのため の生体固定器具の開発を行うとともに,同一個体・同一微細構造の長期間繰り返し観察技術の確立を行った。これらの技術を利用して,生体および組織深部微細 構造および細胞活動のイメージングを行う。

「マウス・ラットの行動様式解析」

遺伝子改変動物を用いて,遺伝子と行動を直接関連づけられることが明らかとなってきた。このような研究においては多種類の行動実験を一定の方法に則って再 現性よく行うことが要求される。このような実験を各施設で独立して行うことは極めて困難であり,無駄が多い。生理学研究所では動物の行動様式のシステマ ティックな解析を全国の共同利用研究に供するために,行動・代謝分子解析センターに行動様式解析室を立ち上げた。この施設に日本におけるマウス行動学の権 威である宮川博士を客員教授として迎え,平成21年度から計画共同利用研究「マウス・ラットの行動様式解析」を開始した。将来的にはラットの解析を行う予 定であるが,現在はマウスの解析を実施している。

「近赤外線トポグラフィーを用いた脳機能解析」(平成22年度から新設)

近赤外線分光法 (NIRS: Near infrared spectroscopy) を用いて脳活動トポグラフィーを解析する方法である。近赤外線を使って脳の局所的な脳血流の変化をとらえ,脳の活動を画像化する。長所としては,非侵襲的 であるとともに,身体の活動中でも脳活動解析ができる。そのため乳幼児の脳活動の観察にも適用可能である。生理研では大人用と子供用のプローブを設置して いる。ヒトにおける自由行動時における脳活動の画像化を用いた共同研究のために供する。

平成22年度採択表

(1)遺伝子操作モデル動物の生理学的、神経科学的研究
(2)バイオ分子センサーと生理機能
(3)位相差低温電子顕微鏡の医学・生物学応用
(4)多光子励起法を用いた細胞機能・形態の可視化解析
(5)マウス・ラットの行動様式解析
(6)近赤外線トポグラフィーを用いた脳機能解析

No. 研究課題名 氏 名 課題名
1 TRPM7と容積感受性クロライドチャネルの機能的相互作用とその分子同定 森 泰生
京都大・大学院工学研究科
(2)
2 インスリン抵抗性発症メカニズムにおける細胞容積制御機構の生理的意義の解明 河田 照雄
京都大・大学院農学研究科
(2)
3 Calyx of Heldシナプス前末端におけるCa2+チャネルの局在 高橋 智幸
同志社大・生命医科
(2)
4 運動学習記憶痕跡に関連するシナプス微小形態変化 永雄 総一
独立行政法人理化学研究所・脳科学総合研究センター
(1)
5 再生・新生した腸管神経細胞機能のin vivo可視化解析 高木 都
奈良県立医科大・医
(4)
6 多光子顕微鏡を用いた嗅覚障害とその回復時における嗅球ニューロンのターンオーバーの可視化解析 澤本 和延
名古屋市立大・大学院医学研究科
(4)
7 多光子励起法を用いた鳥類記憶形成における神経微細構造の可視化解析 本間 光一
帝京大・薬
(4)
8 神経回路の発達・再編におけるバイオCl-モデュレータとしてのGABA/タウリンの役割 福田 敦夫
浜松医科大・医
(4)
9 多光子励起顕微鏡を用いた骨リモデリングのインビボ光イメージング 今村 健志
財団法人癌研究会・癌研究所
(4)
10 CNR/プロトカドヘリン遺伝子ジーンターゲティングマウスの作製と機能解析 八木 健
大阪大・大学院生命機能研究科
(1)
11 光活性化型チャンネルを用いた塩分摂取行動の制御機構に関する研究 檜山 武史
自然科学研究機構・基礎生物学研究所
(1)
12 臓器欠損モデルラットを用いた臓器再生 中内 啓光
東京大・医科学研究所
(1)
13 脳領域特異的なコンディショナルなメタスチンノックアウトマウスの作製とその解析 前多 敬一郎
名古屋大・大学院生命農学研究科
(1)
14 ラット精子幹細胞を用いた顕微授精 篠原 隆司
京都大・大学院医学研究科
(1)
15 乳幼仔・小児・成熟個体におけるナノマテリアルの情動・認知行動毒性学的評価 堤 康央
大阪大・大学院薬学研究科
(5)
16 神経系特異的Na+/H+交換輸送体NHE5ノックアウトマウスの行動解析 荒木 敏之
国立精神・神経センター・神経研究所
(5)
17 エピゲノム変異原性発達障害モデルマウスの行動解析 鹿川 哲史
東京医科歯科大・難治疾患研究所
(5)
18 網羅的行動テストバッテリーと用いたCdc42ep4欠損マウスの行動解析 木下 専
名古屋大・大学院理学研究科
(5)
19 FcRγ欠損マウス,FcγRIIB欠損マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明 岡本 基
岡山大・大学院保健学研究科
(5)
20 膜骨格蛋白プロテイン4.1欠損マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明 寺田 信生
山梨大・大学院医学工学総合研究部
(5)
21 光顕・電顕相関観察法による細胞内核酸分子動態の解明 金子 康子
埼玉大・教育
(3)
22 位相差顕微鏡法を用いた生体活性高分子の直接観察法の開発 箕田 弘喜
東京農工大・大学院共生科学技術研究院
(3)
23 昆虫の温度応答性TRPチャネルの電気生理および進化学的解析 門脇 辰彦
名古屋大・大学院生命農学研究科
(2)
24 カイコの休眠誘導に関わる温度センサーの解明と高感度リガンドの探索 塩見 邦博
信州大・繊維
(2)
25 筋機械痛覚過敏におけるTRPチャネルとASICチャネルの役割 水村 和枝
名古屋大・環境医学研究所
(2)
26 膵島インスリン分泌におけるTRPチャネルの機能解析 出崎 克也
自治医科大・医
(2)
27 セルセンサ―分子であるTRPチャネルを制御する天然薬物の探索とその創薬プロトタイプとしての有用性の検討 門脇 真
富山大・和漢医薬学総合研究所
(2)
28 シナプス後膜におけるグルタミン酸受容体のトラフィック制御機構 柚崎 通介
慶應義塾大・医
(2)
29 MP-Floxed NDI マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明 植田 弘師
長崎大学
大学院医歯薬学総合研究科
(5)
30 QRFPノックアウトマウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明 櫻井 武
金沢大学・医薬保険研究域
(5)


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