Joint Researches

共同利用研究

計画共同研究 

2025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し、支援を行っています。いずれのテーマも現在最も高い関心が寄せられている研究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にある分野を取り上げています。

 共同利用研究に関して教授会および運営会議での意見交換が継続して行われています。現時点での方針を以下に示します。
1) 申請計画は5年以内に終結する計画とし,明確な目的と実験計画を求める。ただし,5年間の進捗状況によりさらなる延長は可能である。
2) 申請課題名は具体的なものとし,包括的なテーマでは採択しない。
3) また,部門ごとに受け入れ件数を限る。一般共同研究:研究部門・独立准教授の研究室ごとに原則5件以内とすることが望ましい。計画共同研究:研究分類ごとに原則5件以内とすることが望ましい。

計画共同研究の詳細は,次の通りです。なお、動物資源共同利用研究センターの改修と改組に伴い、2022年度から
① 先端モデル動物の作製(2021年度までは生理学研究所計画共同研究①遺伝子操作モデル動物の作製と生理学的・神経科学的解析」として実施)
② マウス・ラットの行動・代謝・生理機能解析
については、同センターの計画共同研究へ移行しました。
 

計画共同研究(動物資源共同利用研究センター)

モデル動物の作製

 遺伝子操作モデル動物は個体レベルでの遺伝子機能解析に非常に有効な実験材料として,広く生命科学分野において利用されています。モデル動物作製のための発生工学技術の発展は近年とくに目覚ましく,切断したい標的塩基配列を含むguide RNA (crRNA: tracrRNA) とCas9タンパク質を受精卵やES細胞に導入することでゲノム上の任意の配列を比較的容易に切断できる新ゲノム編集技術 (CRISPR/Cas9システム) が注目されています。動物資源共同利用研究センター先端モデル動物作製室並びに行動・代謝分子解析センター 遺伝子改変動物作製室では常にCRISPR/Cas9システムのような最新の技術導入に挑戦し,内在遺伝子を改変したマウスおよびラット個体を同システムにより提供できる体制の整備を成し遂げました。生理学・脳科学と発生工学の両方に精通している当室スタッフは,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を通し,当該研究分野の発展に大きく貢献してきました。計画共同利用研究ではラットとマウスの両方において,トランスジェニック (Tg) 動物やノックアウト/ノックイン (KO/KI) 動物の作製という形でモデル動物の開発を支援しています。今後も新しいゲノム編集技術によるKO/KI動物の作製にも取り組み,その技術を広く提供できるよう努めていきます。2025年度は14件の実施を予定しています。
 

マウス・ラットの代謝生理機能解析

 代謝生理解析室は,2010年に発足,2011年より計画共同研究「マウス・ラットの代謝生理機能解析」を開始しました。2021年度より行動様式解析室と統合し、行動・代謝分子解析センター多階層生理機能解析室に移行しました。同室では,生理研内外の研究者が作成,保有する遺伝子改変動物を用いて以下の項目を測定しています。

(A)情動、学習・記憶に関わる行動の評価及び神経・筋活動の解析
(B)マウスを用いた非侵襲的4次元心機能および脳/末梢循環の超音波イメージング計測
(C)病態モデルマウスを用いた神経・免疫連関の機能解析
(D)生体脳細胞活動計測と操作
(E)生体生理計測とその解析

2025年度は計20件の実施を予定しています。

マカクザルの行動・神経活動解析

 マカクザルをモデル動物として、主に社会的行動の評価及び社会性関連神経活動の計測・解析を行います。2025年度は2件の実施が予定されています。

 

計画共同研究(生理学研究所)

先端電子顕微鏡の医学・生物学応用

 本計画共同研究では,低温電子顕微鏡と連続ブロック表面走査型電子顕微鏡(SBF-SEM)を初めとする当研究所が誇る最先端の電子顕微鏡技術を,医学,生物学のフィールドで有効に活用してもらうために実施します。低温電顕は,試料を凍結させてそのまま観察するため、生(なま)に近い状態の構造を高い分解能で観察することができます。主な観察対象は,急速凍結された無染色の蛋白質粒子,ウィルス,バクテリア,培養細胞,凍結組織切片などです。また,SBF-SEMは,樹脂に包埋された組織をダイヤモンドナイフで薄く削り,その表面に現れる構造を走査型電子顕微鏡(SEM)により連続的に記録して,試料の三次元構造を再構築する装置です。この方法は脳のように細胞が複雑に入り組んだ組織の三次元形態解析に有効です。数十nmの厚みで数千枚以上の画像を自動で取得することで,一辺が数十μmを越える三次元領域の構造を一度に可視化することができます。2025年度は23件の実施を予定しています。

多光子励起法を用いた細胞機能・形態の可視化解析

 2光子励起蛍光顕微鏡システムは,非侵襲性で組織深部の微細構造を組織や細胞が生きた状態で観察することができる光学顕微鏡です。近年,光学メーカー各社が2光子システムを販売したことにより,国内外で急速に導入が進んでいます。しかしながら,2光子顕微鏡システムを使いこなすためには,顕微システムだけでなく特殊な試料措置や経験が必要なケースがほとんどです。このような事情から,顕微鏡システムだけでなく,試料準備やプローブ選択を含めた高度な技術提供ができる生理研が,共同利用可能な機関としては国内随一となっています。現在,3台の2光子励起顕微鏡(in vivoおよび組織切片実験用)と2台の2光子蛍光寿命イメージング顕微鏡(FRETイメージングによりタンパク質間結合や分子活性化イメージングが可能)が安定的に稼動しています。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1ミリメートルの深部構造を1マイクロメートル以下の高解像度で観察できることのみならず,分子間の相互作用や活性化をイメージングすることも可能となっており、多彩な光学顕微鏡イメージングの共同研究への供与に取り組んでいます。
 また,これまでに,生体内Ca2+イメージング技術の確立および同一個体・同一微細構造の長期間繰り返し観察の技術の確立に成功しており,これらを利用し,脳,血管,骨組織における生体分子や細胞の可視化について共同研究を実施しています。2025年度は2件を予定しています。
 

ウイルスベクターの作製・供与、および霊長類への遺伝子導入実験

 ウイルスベクターを用いて霊長類の脳に遺伝子を導入し,機能分子の発現を制御したり神経活動を変化させたりする技術はこれまで困難とされてきましたが,今や有望な技術として注目されるようになってきました。しかしこのような研究を遂行するには,ベクターの開発,ベクター注入のための実験室など,多くの技術,設備を要します。これらの技術,設備を共同利用に供することにより,高次脳機能やその病態の解明を目指せるよう,2012年度から計画共同研究「霊長類への遺伝子導入実験」を開始しました。また、げっ歯類等、霊長類以外への適用にも取り組んでいます。生理研ウイルスベクター開発室では,各種血清型のアデノ随伴ウイルスベクター,従来型のレンチウイルスベクター,神経路特異的な機能操作を可能にする高頻度逆行性レンチウイルスベクターなどを提供するとともに、より有用な新規ウイルスベクターの開発にも取り組んでいます。2025年度は16件の実施を予定しています。

 

多点走査型顕微鏡による多次元蛍光イメージング解析

 独自開発した多点走査型共焦点・二光子顕微鏡法に基づき共同利用研究を実施します。特に、高速3次元・超長期・多色・超解像観察により、生体リズムなどを含む多様な細胞生理機能の定量的な可視化解析を実施します。2025年度は4件の実施を予定しています。
 

神経活動ダイナミクスの解析による精神・神経疾患の病態解明

 ユニット記録、局所場電位(LFP)、皮質脳波(ECoG)、頭皮脳波(scalp EEG)、fMRI, MEG等のさまざまな階層の手法で計測したヒト、動物の電気生理、イメージングデータをターゲットとして、神経活動ダイナミクスと各種精神・神経疾患の病態との関連を調べます。これにより、正常な脳機能と病態生理を非線形動力学と計算論的神経科学の観点からの理解を目指します。特に、計算論的観点での振動、同期、ゆらぎ等の神経活動ダイナミクスのデータ解析を非線形動力学、信号処理、統計的機械学習手法を用いて行います。また神経活動ダイナミクスの数理モデル化も統合的に進めます。2025年度は9件の実施を予定しています。

 

脳イメージングデータの分析による白質線維束および脳微細構造の可視化

 磁気共鳴画像(MRI)法などの手法を用いて取得された、ヒトまたは動物の脳構造画像の分析を共同研究で行うことにより、白質線維束・大脳皮質灰白質領域・神経核などにおける微細構造を可視化する研究を実施します。2025年度は3件の実施を予定しています。
 

2025年度採択課題一覧

▼計画共同研究(生理学研究所)
▼計画共同研究(動物資源共同利用研究センター)


 

計画共同研究(生理学研究所)

 

①先端電子顕微鏡の医学・生物学応用
②多光子励起法を用いた細胞機能・形態の可視化解析
③ウイルスベクターの作製・供与、および霊長類への遺伝子導入実験
④多点走査型顕微鏡による多次元蛍光イメージング解析
⑤神経活動ダイナミクスの解析による精神・神経疾患の病態解明
⑥脳イメージングデータの分析による白質線維束および脳微細構造の 可視化
 

No. 研究課題名 氏 名 研究分類
1 ドーパミン神経細胞の多様性と投射様式を解析する研究 藤山 文乃
(北海道大学・大学院医学研究院)

2 MRIを用いた視覚障害発生時期、程度が与える脳視覚系へ与える影響の評価 小川 俊平
(東京慈恵会医科大学・眼科学講座)
3 随意運動機能および体性感覚機能における脊髄入力機構の機能解明 鈴木 迪諒
(東京都医学総合研究所・脳機能再建プロジェクト)
4 意欲の神経メカニズム解明に資する技術開発 小川 正晃
(滋賀医科大学・生理学講座 生体システム生理学部門)
5 全脳アストロサイトへの遺伝子導入による治療法開発 田中 謙二
(慶應義塾大学・医学部先端医科学研究所)
6 クライオ電子顕微鏡による微生物ダークマターの細胞構造解析 井町 寛之
(海洋研究開発機構・超先鋭研究開発部門)
7 ウイルスを用いたグルタミン酸・GABA両作動性神経細胞遺伝子操作による神経回路と機能の解析 八木 健
(大阪大学・大学院生命機能研究科)
8 ミクログリア多様性の理解に向けた脳移入プロセスの時空間情報の解読 服部 祐季
(名古屋大学・大学院医学系研究科)
9 クライオ電子顕微鏡による心筋型リアノジン受容体の開口調節機構の解明 小川 治夫
(京都大学・大学院薬学研究科)
10 Neural Mass modelにより同定されたモデルパラメータに基づくヒト脳波の興奮/抑制性バランスの定量化手法の開発 野田 賀大
(慶應義塾大学・医学部精神・神経科学教室)
11 感覚認知におけるオリゴデンドロサイトの機能解析 長内 康幸
(自治医科大学・医学部解剖学講座組織学部門)
12 酢酸菌のセルロース繊維生合成に関わる巨大膜タンパク質複合体の構造解析 田島 健次
(北海道大学・大学院工学研究院)
13 アデノ随伴ウイルスを用いた髄膜細胞への遺伝子導入と脳機能の解析 吉岡 望
(新潟大学・大学院医歯学総合研究科)
14 脳波ダイナミクスに着目した脳卒中機能回復原理の解明 河野 悌司
(森之宮病院・神経リハビリテーション研究部)
15 水分・塩分欲求および血圧を司る神経回路機構の解明 松田 隆志
(岐阜大学・高等研究院 One Medicineトランスレーショナルリサーチセンター)
16 非線形ダイナミクス解析を用いたヒトてんかんネットワークの時系列変容の解明〜定位的頭蓋内脳波記録を用いた検討〜 高山 裕太郎
(国立精神・神経医療研究センター・脳神経外科)
17 マウス大脳皮質広域多層Ca2+イメージングを可能とするウイルスベクターの開発と導入法の確立 上森 寛元
(理化学研究所・脳神経科学研究センター)
18 変性網膜中心窩に対する幹細胞由来網膜組織移植後の、シリアルブロックフェイス走査型電子顕微鏡を用いたシナプス形成解析 秋葉 龍太朗
(千葉大学・大学院医学研究院眼科学)
19 ヒト脳におけるドーパミン神経投射関連線維束の個人特徴分析の検討 森田 賢治
(東京大学・大学院教育学研究科)
20 原索動物幼生の遊泳運動に関わる神経回路の解明 岩﨑 広英
(群馬大学・大学院医学系研究科機能形態学分野)
21 優性遺伝性視神経萎縮症モデルマウス視神経の微細構造の解析 平林  祐介
(東京大学・大学院工学系研究科)
22 Serial block-face 走査型電子顕微鏡を用いた腸管神経系などの発生過程の解明 万谷 洋平
(神戸大学・大学院農学研究科)
23 FRETを用いた皮質錐体細胞の樹状突起伸長におけるPTPδ活性化イメージング 中村 史雄
(東京女子医科大学・医学部・生化学)
24 脳動脈瘤の病態形成と病変部局所における自律神経支配の因果関係の解明 栢原 智道
(東京慈恵会医科大学・薬理学講座)
25 アデノ随伴ウイルスを用いたシナプス増強法の開発 等 誠司
(滋賀医科大学・医学部)
26 NAFLDモデルマウスにおけるSGLT阻害剤の肝臓組織および細胞小器官への影響:脂肪滴とミトコンドリアの形態変化 浅野 竜太郎
(東京農工大学・大学院工学研究院)
27 フラボシトクロムb2と外部電子受容体との結合様式の解明 浅野 竜太郎
(東京農工大学・大学院工学研究院)
28 肥満・糖尿病に伴う自律神経障害の病態形成メカニズムの解明と新規治療法の開発 志茂 聡
(健康科学大学・健康科学部リハビリテーション学科)
29 生後脳内を移動する新生ニューロンと周囲の細胞群の超微細構造の解析 澤本 和延
(名古屋市立大学・大学院医学研究科)
30 細菌外膜タンパク質メチル化酵素KmtAの機能および構造解析 堀 克敏
(名古屋大学・大学院工学研究科)
31 クライオ電子顕微鏡を用いた生きた心筋細胞内のサルコメアとミオシン動態の瞬間凍結3次元像解析 新谷 正嶺
(中部大学・生命健康科学部・生命医科学科 / AI数理データサイエンスセンター)
32 多様な変異株に有効な新型コロナウイルス中和抗体の中和機構の解析2 山本 瑞生
(東京大学・医科学研究所アジア感染症研究拠点)
33 多光子顕微鏡のための超短光パルスファイバーレーザーの開発 藤 貴夫
(豊田工業大学・大学院工学研究科)
34 ウイルスベクターを用いたシナプス蛋白質の局在制御因子群の解析 深田 正紀
(名古屋大学・大学院医学系研究科)
35 神経発達症の脳ダイナミクスに基づく状態バイオマーカーの開発 中村 元昭
(昭和大学・発達障害医療研究所)
36 IgGとFcγ受容体の相互作用様式の探査 谷中 冴子
(東京科学大学・総合研究院フロンティア材料研究所)
37 多様な細胞外小胞の構造解析 横井 暁
(名古屋大学・医学部附属病院)
38 光・薬理遺伝学的手法とin vivoパッチクランプ法による疼痛中枢性制御機構の解明 古江 秀昌
(兵庫医科大学・医学部 生理学神経生理部門)
39 ウィルスベクターを用いた末梢-中枢神経回路ネットワークの解明 檜山 武史
(鳥取大学・医学部)
40 末梢神経微細構造の立体解析 檜山 武史
(鳥取大学・医学部)
41 ステロイド自律過剰産生細胞におけるコレステロール取り込み表現型と細胞形態像、脂肪滴の三次元的超微形態像との相関性 山崎 有人
(東北大学病院・病理部)
42 「量子収率が高く且つ新規骨格を有する2光子励起色素」の設計・合成・構造解析・機能評価研究 有澤 光弘
(大阪大学・大学院薬学研究科)
43 低温電子顕微鏡を用いたキネトデスマータ類繊毛虫の細胞構造解析 石田 秀樹
(島根大学・生物資源科学部)
44 関⼼脳波律動を増幅させる⾮侵襲的脳刺激法の開発ー律動周期の変化をリアルタイムに予測して刺激タイミングを決定するアルゴリズムの開発 阿部 十也
(国立精神神経医療研究センター・脳病態統合イメージングセンター)
45 超低侵襲3Dイメージングによる先祖返り細胞質分裂機構の解析 村田 隆
(神奈川工科大学・工学部)
46 安静時脳内ネットワークのダイナミズムの臨床応用 服部 憲明
(富山大学・学術研究部医学系)
47 自己集合プロセス制御に基づく機能性ナノ粒子の構築と薬物キャリアとしての応用 久松 洋介
(名古屋市立大学・大学院薬学研究科)
48 運動異常症の脳内電位の同期現象 村瀬 永子
(国立病院機構奈良医療センター・脳神経内科)
49 巣のトリセルラータイトジャンクションの三次元微細構造の解析 若山友彦
(熊本大学・大学院生命科学研究部)
50 海馬シナプスにおける入力側依存性左右差の形成機構 重本 隆一
(IST Austria・Molecular Neuroscience)
51 霊長類脳におけるウイルスベクターを用いた光遺伝学・化学遺伝学技術による細胞種特異的機能操作法の開発 山口 玲欧奈
(京都大学・医学研究科 神経生物学分野)
52 アデノ随伴ウイルスベクターを用いた神経・グリア細胞の発生・発達・恒常性維持機構とその破綻メカニズムの解明 備前 典久
(新潟大学・大学院医歯学総合研究科)
53 ヒト空間認識の個人差に関わる神経機構の検討 細田 千尋
(東北大学・大学院情報科学研究科)
54 経頭蓋静磁場刺激によるヒト脳可塑性の神経生理学的探索 芝田 純也
(新潟医療福祉大学・理学療法学科)
55 光スイッチング赤色蛍光タンパク質(rsRFP)を用いた二光子RESOLFT超解像イメージング法の開発 永井 健治
(大阪大学・産業科学研究所)
56 紫外線吸収能を有する高分子ナノ薄膜の創製と生体深部イメージング用ソフト観察窓への応用 岡村 陽介
(東海大学・マイクロ・ナノ研究開発センター)
57 頭蓋内電極を用いたてんかん病態下の脳内ネットワーク機構とてんかん病態の解明 松橋 眞生
(京都大学・大学院医学研究科)


計画共同研究(動物資源共同利用研究センター)

①モデル動物の作製
②マウス・ラットの行動・生理機能解析
 (A)情動、学習・記憶に関わる行動の評価及び神経・筋活動の解析
 (B)マウスを用いた非侵襲的4次元心機能および脳/末梢循環の超 音波イメージング計測
   (C)病態モデルマウスを用いた神経・免疫連関の機能解析
 (D)生体脳細胞活動計測と操作
 (E)生体生理計測とその解析
③マカクザルの行動・神経活動解析

No. 研究課題名 氏 名 研究分類
1 ミクログリアによるグリンパティックシステムの制御 鶴田 文憲
(筑波大学・生命環境系)
2 精神疾患発症リスクバリアントに基づくモデルマウスの脳波を含む表現型の脳内分子機構解明を介した、精神疾患病態解明 尾崎 紀夫
(名古屋大学・大学院医学系研究科精神疾患病態解明学)
3 神経活動制御に関わるクラスター型プロトカドヘリンの機能解析 八木 健
(大阪大学・大学院生命機能研究科)
4 神経細胞の個性がつくる機能的回路形成メカニズム 八木 健
(大阪大学・大学院生命機能研究科)
5 視覚刺激依存的な髄鞘形成機構の解明 長内 康幸
(自治医科大学・医学部解剖学講座組織学部門)
6 新規アルツハイマー病モデルマウス表現型の行動薬理学的及び神経生理学的解析 歌 大介
(富山大学・学術研究部薬学・和漢系)
7 哺乳類の生殖機能を制御する中枢メカニズム解明のための遺伝子改変ラットの作製とその解析 上野山 賀久
(名古屋大学・大学院生命農学研究科)
8 神経麻痺性角膜症に対するTRPA1チャネルを標的とした治療 岡田 由香
(和歌山県立医科大学・紀北分院・眼科)
9 臓器特異的インスリン様成長因子受容体欠損を有した遺伝子改変げっ歯類の作製 西村 俊哉
(大阪大学・ヒューマン・メタバース疾患研究拠点)
10 前駆細胞リプログラミング技術による個体老化防止への革新的アプローチ 高山 直也
(千葉大学・大学院医学研究院)
11 炎症性腸疾患におけるミトコンドリア品質管理機構の解明および新規治療法の開発 西山 和宏
(大阪公立大学・獣医学部獣医学科 )
12 線条体傷害からの再生過程における大脳基底核の直接路および間接路の機能 籾山 俊彦
(東京慈恵会医科大学・医学部薬理学講座)
13 腎臓特異的Sall1 cKOラットの作製 正木 英樹
(東京科学大学・総合研究院幹細胞治療研究室)
14 ニホンザルを用いた社会行動の神経基盤の解明 網田 英敏
(京都大学・ヒト行動進化研究センター)
15 ドーパミン受容体コンディショナル変異マウスを用いた運動制御と記憶学習機能の解析 笹岡 俊邦
(新潟大学・脳研究所生命科学リソース研究センター動物資源開発研究分野)
16 光・化学遺伝学を用いたチック症の病態解明 橘 吉寿
(神戸大学・大学院医学研究科生理学分野)
17 ラットを用いた長期的な脳波計測と行動解析 篠原 良章
(山梨大学・医学部解剖学システム生物学教室)
18 大脳基底核における随意運動と神経変性疾患発症の分子メカニズム解明 佐野 裕美
(藤田医科大学・精神・神経病態解明センター)
19 AMPA型グルタミン酸受容体機能を制御するLGIファミリー関連遺伝子改変マウスの行動学的表現型解析 深田 正紀
(名古屋大学・大学院医学系研究科)
20 PSD-95制御因子群によるシナプス制御機構の解明 深田 正紀
(名古屋大学・大学院医学系研究科)
21 CRISPR/Cas9 systemによる受容体特異的Creノックインマウスの作製とin vivo イメージングによる虚血再灌流障害機構の解明 城(渡辺) 愛理
(順天堂大学・大学院医学研究科)
22 異種動物体内で作出した臓器の性状解析 山口 智之
(東京薬科大学・生命科学部)
23 モノアミン生合成遺伝子改変マウスを用いた振戦発症機構の解析 一瀬 宏
(東京科学大学・生命理工学院)
24 パーキンソン病モデル動物におけるドパミンシグナル伝達の役割と創薬への応用 貝淵 弘三
(藤田医科大学・神・神経病態解明センター)
25 細胞外環境変化に対するミクログリアの応答と神経・免疫細胞との機能連関 堀内 浩
(豊橋技術科学大学・次世代半導体・センサ科学研究所)
26 循環器疾患モデルマウスを用いた超硫黄分子の生理的意義の解明 加藤 百合
(九州大学・大学院薬学研究院)
27 TRPC3-Flag, TRPC6-Flag, Drp1-Flagマウスの作製 加藤 百合
(九州大学・大学院薬学研究院)
28 マウス味覚反応と大脳皮質活動の時系列関係の電気生理学的解明 田中 大
(東京科学大学・医歯学総合研究科)
29 心臓特異的遅延整流性カリウムチャネル発現マウスを用いた心臓代償機構の解析 黒川 洵子
(静岡県立大学・薬学部)
30 グリア細胞の異常が脳機能およびマウスの行動に与える影響についての解析 竹林 浩秀
(新潟大学・大学院医歯学総合研究科)
31 脳室内薬物投与による新規パーキンソン病神経保護治療法の開発 島津 秀紀
(武庫川女子大学・薬学部)
32 生体内の単細胞標識を可能とする動物モデルの作成 杉尾 翔太
(名古屋大学・大学院医学系研究科)
33 運動異常症の新規治療法の開発-化学遺伝学を用いたハイパー直接路の活動操作 纐纈 大輔
(北海道大学・人間知・脳・AI研究教育センター)
34 脳の神経回路形成と神経疾患に関わる遺伝子の解析 平山 晃斉
(徳島大学・大学院医歯薬学研究部)
35 選択的シナプス形成の制御メカニズム 金子 涼輔
(奈良県立医科大学・医学研究科)
36 ゲートウェイ反射による組織特異的炎症誘導機構の解析に向けたATP合成酵素レポーターマウスの作製 村上 正晃
(北海道大学・遺伝子病制御研究所)

過去の採択一覧・成果