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実習コース紹介
1. In vitro 発現系を用いたイオンチャネル・受容体の機能解析
神経機能素子研究部門
イオンチャネル・チャネル型受容体・代謝型受容体等の膜機能蛋白を、アフリカツメガエル卵母細胞、HEK293細胞等のin vitro発現系を用いて発現させ、その分子機能と細胞応答を、2本刺し膜電位固定法、パッチクランプ法、細胞内Ca2+ イメージング法、FRET法に基づいた分子プローブによるcAMP解析法などにより記録するトレーニングを行う。データの解析法や実験の統合的な進め方についてのトレーニングも行う。少人数制とし、マンツーマンに近い形での指導を行う。電気生理学の初心者、分子生物学の初心者も歓迎し、各自の希望に沿えるよう、可能な範囲で個別対応も行う。
2.海馬神経初代培養法とシナプス超解像観察
生体膜研究部門
海馬神経初代培養法は、神経細胞の分化（軸索・樹状突起形成、シナプス発達）やシナプス可塑性を解析するために有用な手法として広く行われている。しかし、多様なファクターが培養の成否に関与するため、良質で長期間安定な培養 を再現性高くおこなうことが難しいことも多い。本コースでは、比較的簡便で失敗の少ないラット海馬神経 初代培養法を体験する。免疫染色、生細胞観察、生化学、電気生理実験いずれにも対応可能な培養系であり、本コースではさらに、初代培養神経細胞のシナプス染色法と超解像顕微鏡によるシナプス観察を体験する。通常の細胞培養の経験があることが望ましいが、必須ではない。
3. 心臓の圧受容・適応シグナル評価法
心循環シグナル研究部門
心臓は、血行力学的負荷の強さに応じて自身の収縮力を高めることで、ポンプ機能を維持している。しかし、何らかの原因で心臓に血液が滞留し、慢性的な容量負荷が心臓に加わると、心臓は負荷に十分適応できず、やがて心不全を引き起こす。つまり、力学負荷に対する心臓の適応原理を理解することが、心不全治療戦略の基盤となる。 心臓の力学負荷に対する応答は、分子→細胞→組織とすべての次元における現象の総和として個体に反映される。本コースでは、最初に個体レベルでの心機能測定法の原理と評価方法について学んでいただく。次に、摘出心臓を用いた心機能測定を実習し、圧負荷に対する心筋適応・不適応を観察していただく。さらに、初代培養心筋細 胞のメカニカルストレスに応答した細胞内カルシウム濃度測定や分子間相互作用の光学的検出法を実習することで、心筋の圧受容・適応シグナルの評価技術を学んでいただく。（平成27年度と同じ）
4. ２光子顕微鏡による細胞内分子活性化のFRETイメージング
多光子顕微鏡室
２光子顕微鏡法は生体組織深部のイメージングに適しており、高空間分解能での蛍光観察や局所的な細胞刺激を可能にする最新の手法である。さらに２光子蛍光寿命イメージング顕微鏡を用いたFRETイメージングによって、組織深部の細胞内の分子活性化を観察することができるため、細胞のいつ、どこで、どのような分子が働いているのかといった情報を知ることも可能になっている。本実習では２光子蛍光顕微鏡や蛍光寿命イメージング、FRETについての基本的な知識を習得する。また、実際にラット海馬スライスの神経細胞や培養細胞（HeLa）にFRETセンサーを遺伝子導入（遺伝子銃、リポフェクション）し、細胞への入力刺激時のシグナル伝達分子（CaMKII）の活性化イメージングを行う。さらに得られたデータの解析をMatlabで行う。
5. 培養上皮細胞の蛍光免疫染色と上皮バリア機能の評価
細胞構造研究部門
様々な器官をつくる上皮の構成単位である上皮細胞は、細胞極性、上皮輸送、上皮バリア、形態形成運動、細胞競合など、細胞生物学から生理学、発生生物学にわたる数々の興味深い現象の研究対象となっている。これらの研究において、上皮細胞が正常に上皮を形成している最も基本的な指標として、細胞間結合の形成がよく用いられる。そこで本コースでは、初心者に、主に培養上皮細胞を用いて、蛍光免疫染色による細胞間結合関連分子等の細胞内局在の解析法と経上皮電気抵抗値(TER)測定等による上皮バリア機能の評価法を学ぶ。蛍光免疫染色は上皮細胞に限らず、あらゆる細胞に適用可能である。きわめて初歩的な実験手技であるが、受講者は細胞培養の経験があることが望ましい。
6. クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の単粒子構造解析
形態情報解析室
クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の構造解析を、実際の操作を通して修得します。具体的には、１）タンパク質試料からの急速凍結による氷包埋試料の作製、２）クライオ試料ホルダーにセットして電子顕微鏡（JEM2200FS）で高分解能電子顕微鏡像の撮影、３）解析ソフトウエアRelionによる単粒子構造解析、４）三次元再構成像の評価とボリュームレンダリング、原子モデルフィッティング、を行います。
7. ウイルスベクターの作製と導入遺伝子の発現観察
ウイルスベクター開発室
ウイルスベクターは、齧歯類から霊長類にいたるまで広範なモデル動物に適用可能な優れた遺伝子導入ツールである。ところが、高品質なウイルスベクターを大量に調整する技術は決して簡単ではなく、この技術を持つ研究室は国内でも限られている。本トレーニングコースでは、現在最も一般的に研究利用されているアデノ随伴ウイルスベクターとレンチウイルスベクターの作製を体験する。また、実際にウイルスベクターを利用して脳に遺伝子導入を行ったサンプルの観察も行う。本トレーニングコースでは、講義やウイルスベクターの大量精製法及び利用法の体験を通じて、ウイルスベクターを用いた研究の有効性について学ぶ。
8. ゲノム編集技術による遺伝子改変動物作製のための発生工学技術
遺伝子改変動物作製室
染色体上の遺伝子配列を自由に変換させたジーンターゲティングマウスは、相同組換えにより標的遺伝子を改変したES細胞の作製、組換えES細胞の受精卵への導入という2つの過程を経て作製される。標的遺伝子の個体レベルでの解析を可能とするジーンターゲティングマウスは、ヒト疾患の発症メカニズムや脳神経機能の分子メカニズム等を解明するのに大いに役立っている。加えて、現在、ゲノム編集技術の発展に伴い、遺伝子改変動物を用いることがさらに身近になっている。2013年に細菌の免疫システムを応用したCRISPR/Cas9によるゲノム編集が報告され、より簡易に、そして短期間で遺伝子改変動物作製が可能となった。このゲノム編集ツールで使われるのが受精卵へのマイクロインジェクション法である。このようにジーンターゲティングマウス作製技術やゲノム編集を可能にする受精卵マイクロインジェクション法を学ぶことは、様々な分野の研究者にとって大いに有益と考えられる。
9. 遺伝子改変マウスの基本的手技と学習・記憶行動解析入門
動物実験センター
神経シグナル研究部門
遺伝子改変マウスを用いた研究は、脳神経系の機能解明に大きく貢献しています。特定の遺伝子を改変することによって、その遺伝子産物が生体内でどのように働いているのか、また、ヒトの疾患モデルとなり得るのかを探るためには、作製した動物の行動学的な解析が欠かせません。本コースでは、実験動物としてのマウスの基本的な取扱いと、学習・記憶を中心とした行動解析の実習を行います。具体的には、基本的手技として、投与方法、採血方法、麻酔方法等を、学習・記憶行動解析として、Rota-rod、Passive avoidance、Fear conditioning等を予定しています。これから遺伝子改変マウスの行動解析を行いたいと考えている学生・大学院生に加えて、実験マウスの基本的な取り扱いを学びたい人も歓迎します。
10. パッチクランプ法を用いた温度感受性TRPチャネル解析
細胞生理研究部門
パッチクランプ法による実際の電流記録と活動電位の関連を基礎から学ぶことができます。全細胞記録法を用いて神経細胞に発生する活動電位を記録し、その背景にある膜電位依存性Na+及びK+イオンチャネルの活動を膜電位固定下で記録します。こうした基本法を修得した後、以下のような応用技術を学びます。非選択性陽イオンチャネルで高いCa2+透過性を有する温度感受性TRPチャネルの機能解析を学びます。温度感受性TRPチャネル（主にカプサイシン受容体TRPV1とメントール受容体TRPM8）を強制発現させたHEK293細胞を用いて温度変化による電流活性化をパッチクランプ法によって観察します。電流と温度情報を同時に取り込み、Arrhenius plotを作成して活性化温度閾値を求めます。
11. スライスパッチクランプ法を用いた神経活動・シナプス・回路解析
視覚情報処理
神経シグナル
大脳神経回路論
パッチクランプ実験の初心者を主な対象として、脳スライス標本の作製手順、細胞の選別法、ホールセル記録の基本的手技を指導する。本コースは、パッチクランプ実験の原理を理解するとともに、スライスパッチクランプ法を各自の研究目的に即して実際に適用できるようになることを目標とする。実習では、マウスやラットの脳スライス標本（大脳皮質・小脳・海馬など）を作製し、current clamp法ならびにvoltage clamp法を用いてニューロンの発火活動やシナプス電流を記録する。また、データの解析方法についても概説する。希望者には、記録した細胞を可視化して形態を観察する方法（バイオサイチン染色法）やケージド化合物を使用した光刺激法も併せて指導する。各手法の受講希望者は、オンライン申し込みフォームの備考欄に『バイオサイチン染色法受講希望』または『光刺激法受講希望』とご記入ください（いずれか一方の手法のみ受講可能）。また、希望の部門がある場合、部門名をご明記ください。
12. 2光子励起顕微鏡を用いた生体脳機能画像解析法
生体恒常性発達研究部門
通常の蛍光顕微鏡法では、励起光による背景光の混入や蛍光シグナルの組織内での散乱のため、組織深部の微細構造変化をサブミクロンの解像度で観察することは難しい。2光子励起過程を利用したレーザー蛍光顕微鏡法はこの問題に対応する革新的な手法として、生体内中枢神経系細胞の形態、機能観察において強力な威力を発揮してきた。本実習では2光子顕微鏡によるin vivoイメージングを行うために必須な ① open skull法を含む様々な手術法、②大脳皮質錐体細胞の樹状突起スパイン及び、グリア細胞の構造のイメージング、③ カルシウム蛍光感受性蛍光蛋白質を用いた神経活動のイメージングを行う（他に観察を希望する標本がある場合は事前に相談のこと）。
13. 覚醒下実験動物からの神経活動記録法入門
生体システム研究部門
覚醒下の実験動物に様々な課題を遂行させ、その際の神経活動を記録・解析するという手法は、神経回路が実際に生体内でどのように働いているのかを解明する強力な手段です。覚醒下記録は主に霊長類を用いた実験手技として発達・洗練されてきたのですが、げっ歯類にも応用可能で、とくに遺伝子改変動物を用いたin vivo記録は、物質と行動との間をつなぐ重要なステップです。また、慢性実験は覚醒下で行うため、麻酔の影響を排除することや、繰り返し同一の実験動物を使うことが可能です。さらに様々な脳領域に刺激電極を留置し電気生理学的に神経回路を解析することや、脳局所への薬物注入、光遺伝学・化学遺伝学による神経活動・行動変化なども観察することができます。しかし、このような実験技術は各研究室で手から手へと受け継がれることが多く、なかなか体系だって習得する機会が少ないのが現状です。本コースでは、このような覚醒下記録を始めたばかり、あるいはこれから始めようとする研究者や大学院生を対象に、実験動物からの神経活動記録、金属電極作成、実験に必要なハードウエアやソフトウエアなど、基本的な技術習得を目指して実習を行います。
14. SPMを用いたヒト脳のfMRIデータ解析入門 （6/1更新）
心理生理学研究部門
ヒトの脳活動を非侵襲的に計測することができる機能的MRIは、認知神経科学領域において、必須のツールとなっている。本コースでは、機能的MRIデータ解析においてスタンダードとなっているソフトウェア（SPM12）を用いて、実際に解析を行いながら、処理の手順と必要性を理解する。具体的には、データの前処理、実験デザインと推定、統計検定、個人・集団解析といった基本処理の説明を行う。さらに、多ボクセルパターン解析など、アドバンストな内容についても講義形式にて説明する。トレーニングコース修了後は、受講者が一通りの解析を自分自身で行えるようになることを目標としている。
参加希望者には、別途アンケートを実施しますので、お手数ですが、応募の際に、コース別のお知らせもご参照の上、アンケートにご回答ください。
15. 生体アンプ回路工作と機械工作入門
技術課
本実習コースは、電気回路工作・機械工作実習を通して研究を進める上での「もの作り」の大切さを知ることを目的としています。電気回路工作では、生体アンプ（EMG）の作製を通して回路設計の基本、回路図の読み方、はんだ付け技術の習得を目指します。機械工作では、アクリル製バスチェンバーの作製を通して機械設計のポイント、材料の選択、加工手順、縦フライス、旋盤、ボール盤等の工作機械の使用法を習得します。本実習コースは、一人の方が最初から完成まですべて行う、より実践型の実習であることを特長としています。
16. ＰＩＣマイコンの回路工作とプログラミング
技術課
種々の実験の制御や計測に応用可能なPIC(Peripheral Interface Controller)を取り上げ，PICを応用するためのハードウェアとソフトウェアの基礎を学びます。ハードウェア実習ではPIC本体の構成と機能ならびに周辺部品の概要を学び，「PICマイコン学習キット」の作製を行います。ソフトウェア実習では，C言語のプログラミングの基礎を学習し，PICを制御するためのプログラムを作成します。作成したプログラムは，PICライタにて書き込みを行い，先に作製した「PICマイコン学習キット」を使って動作確認を行います。このような実践型の実習を通し，生理学実験に必要となる実験機器の製作技術の基本と応用力の養成を目的とします。