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共同利用研究

Joint Researches

計画共同研究 2011年度

2011年度計画共同研究実施内容

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、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。さらに、23年度からは「マウス・ラットの行動代謝解析」も新設さ 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。

 

◇ 7つの計画共同研究の詳細は,次の通りである。

「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1 nm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」

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。

「マウス・ラットの代謝生理機能解析」(平成23年度より新設)

研究所内外が作成、保有する遺伝子改変マウス及びラットの代謝、生理機能を詳しく解析し、標的遺伝子の機能と行動変異のメカニズムを明らかにすることを目 指す。計測する代謝・生理機能は以下の通りである。当面はマウスの解析を中心に行う。(1)運動系を中心とした、覚醒下での単一ニューロン活動など神経活 動の計測、(2)自由行動下における脳内特定部位での神経伝達物質の分泌計測、(3)フラビンおよびヘモグロビン由来の内因性シグナルを利用した脳領域活 動と膜電位感受性色素を用いた回路活動のイメージング、(4)自由行動下における摂食行動、エネルギー消費の計測、(5)自由行動下における体温、脈拍 数、血圧の計測、(6)自由行動下における脳波測定。

2011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)マウス・ラットの行動様式解析
(3)マウス・ラットの代謝生理機能解析
(4)バイオ分子センサーと生理機能
(5)先端電子顕微鏡の医学・生物学応用
(6)多光子励起法を用いた細胞機能・形態の可視化解析 (7)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
(4)
2 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
(4)
3 内臓機械痛覚過敏におけるTRPチャネルの機能解析と機能性胃腸疾患病態との関連 杉山 敏郎
富山大・大学院医学薬学研究部
(4)
4 筋機械痛覚過敏におけるTRPチャネルの役割  水村 和枝
名古屋大・環境医学研究所
(4)
5 TRPチャネルが担う中枢性呼吸調節機構の解明 平田 豊
兵庫医科大・医
(3)
6 温度感受性TRPチャネルの活性化機構の解析と機能的役割 太田 利男
鳥取大・農学部
(4)
7 代謝生理生体リズムに見られる超日周期リズムと脳内オレキシン神経系の役割の解明 大塚 曜一郎
鹿児島大・大学院医歯学総合研究科
(3)
8 朝食の欠食が顔認知機能に及ぼす影響の検討 澤井 明日香
千葉県立保健医療大・健康科学部
(7)
9 視床下核アストロサイトによる運動制御機構の電気生理学的解析 和中 明生
奈良県立医科大・医
(3)
10 樹状突起依存的なシナプスとグルタミン酸受容体の可塑性変化に関する機能形態学的解析 川上 良介
北海道大・電子科学研究所
(4)
11 長期運動学習の記憶痕跡の形態学解析 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
(4)
12 依存性薬物摂取に伴う側坐核の可塑性変化におけるMHC抗原クラスI分子の役割 中原 大一郎
浜松医科大学
(1)
13 脳の左右差が生じるしくみとその役割の解明 伊藤 功
九州大・大学院理学研究院
(1)
14 多光子励起法を用いた生体脳におけるドレブリンの可視化とその神経活動依存的局在変化の解析 白尾 智明
群馬大・大学院医学系研究科
(6)
15 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
(6)
16 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
(6)
17 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
愛媛大・大学院医学系研究科
(6)
18 インスリン受容体シグナル異常による肥満抵抗性糖尿病発症機序の解明 三木 隆司
千葉大・大学院医学研究院
(3)
19 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)
20 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・農学国際教育協力研究センター
(1)
21 肥満・糖尿病発生メカニズムに関与する遺伝子発現調節領域の動物個体レベルにおける解析 高橋 信之
京都大・大学院農学研究科
(1)
22 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)
23 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
(2)
24 p39 KOマウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明 久永 眞市
首都大学東京・ 大学院理工学研究科
(2)
25 滑脳症モデルマウスを用いたカルパイン阻害剤有効性の検証 広常 真治
大阪市立大・大学院医学研究科
(2)
26 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
(2)
27 コンドロイチン硫酸プロテオグリカンの合成抑制による脳高次機能の異常の解析 五十嵐 道弘
新潟大・教育研究院医歯学系
(2)
28 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
(2)
29 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
(2)
30 DBZ-KOマウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明 伊藤 彰
大阪大・大学院医学系研究科
(2)
31 終脳特異的 Dab1 欠損マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明 寺島 俊雄
神戸大・大学院医学研究科
(2)
32 プロテインキナーゼPKN1遺伝子のキナーゼネガティブ変異ノックインマウスを用いた機能解析 向井 秀幸
神戸大・自然科学系先端融合研究環バイオシグナル研究センター
(2)
33 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
(2)
34 マイクロRNA前駆遺伝子(RGM249)トランジェニックマウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明 三浦 典正
鳥取大・医
(2)
35 脳特異的セリン合成不全マウスを活用した精神疾患の中間型表現の解明 古屋 茂樹
九州大・大学院農学研究院
(2)
36 Emx-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・大学院医歯薬学総合研究科
(2)
37 先端電子顕微鏡による細胞内膜構造の形成・輸送機構の解明 金子 康子
埼玉大・教育学部
(5)
38 ハイブリッド顕微鏡用環境制御セルの開発 箕田 弘喜
東京農工大・大学院工学研究院
(5)
39 光学・電子顕微鏡を用いた血小板活性化過程の統合イメージング 最上 秀夫
浜松医科大・医
(2)
40 骨格筋トライアドジャンクションの三次元構造解析 國安 明彦
熊本大・大学院生命科学研究部
(5)
41 摂食調節ペプチドによるエネルギー代謝調節の研究 塩田 清二
昭和大・医
(3)
42 ATF5 欠損マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明 高橋 勇二
東京薬大・生命科学/span>
(2)
43 骨形成因子(BMP)阻害蛋白質CHRDL1のコンディショナルノックアウトマウス作製 山岸 覚
浜松医大・医
(1)


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