Generation of the whole-brain atlas of the cuttlefish via tissue clearing and 3D imaging

通过组织透明化和 3D 成像生成乌贼的全脑图谱

• 批准号: 22KJ3076
• 负责人: 真野 智之
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3076/
• 关键词: 組織透明化; 頭足類; 全脳アトラス; 空間発現解析; 光シート顕微鏡

頭足類（イカ・タコ・コウイカ）は無脊椎動物の系統の中では最大級の中枢神経系を有する．頭足類の示す複雑な行動は，高度な視覚処理や記憶を要する哺乳類のそれと非常に似通っており，神経システムの収斂進化が示唆されている．したがって，頭足類の神経回路を比較生物学的な視点により調べることは神経システムの普遍的なモデルを探索するうえで大変有意義であると考えられるが，頭足類の脳神経回路の理解は未発達である．本研究の目的は，組織透明化法とライトシート顕微鏡イメージングという二つの最新の技術を用いることで，頭足類の全脳を高精度に三次元スキャンし，頭足類の脳解剖学的な理解を現代的な水準に導くことである．本年度の研究ではこの目標を達成するため次の課題に取り組んだ．(1) FISH (Fluorescence in situ hybridization) を用いて遺伝子の空間的発現を解析する準備段階として，イカ (Sepioteuthis lessoniana) のゲノム配列の解読を行った．また組織からの RNA シークエンシングのデータを用いて遺伝子のアノテーションを行った． (2)　先述の新規ゲノム情報を利用して FISH のプローブの設計と合成を行った．特に， HCR (Hybridization chain reaction) と呼ばれる反応に基づく FISH 法を導入し、高感度でイカの脳から遺伝子を検出できることを確認した． (3) 三次元 whole-mount FISH によってイカ全脳を染色する方法の検討を行った．総じて，イカ脳の空間的な遺伝子発現を解析するための要素技術を確立することができた．

头和脚（鱿鱼，章鱼和kouika）在无脊椎动物中是中枢神经系统最大的。头部和脚的复杂行为与需要高级视觉处理和记忆的哺乳动物非常相似，这表明神经系统的收敛性。因此，从比较的生物学的角度探索神经系统的通用模型是非常有意义的但已被理解。这项研究的目的是使用两种最新的技术，组织透明度和轻度显微镜成像，以使整个头和脚的整个大脑都非常准确，并且头和脚是大脑解剖学的。到现代水平。在今年的研究中，我们致力于实现这一目标。 （1）作为使用FISH（荧光原位杂交）分析基因空间表达的制备阶段，对Squid的基因组序列（Sepioteuthis surteniana）进行了解码。另外，使用来自组织的RNA测序数据未对基因进行。 （2）使用新的基因组信息进行了鱼类探针的设计和合成。特别是，引入了基于称为HCR的反应的鱼类方法（杂交链反应），并证实可以以高灵敏度从鱿鱼脑中检测到基因。 （3）检查了三维的全置鱼，以染色​​整个鱿鱼大脑。总体而言，可以建立元素技术来分析鱿鱼大脑的空间表达。

项目成果

組織透明化による頭足類の全身・全脳イメージング

利用组织透明度对头足类动物进行全身和全脑成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoyuki Mano;Aditi Pophale;Kazumichi Shimizu;Teresa Iglesias;Kerry Martin;Makoto Hiroi;Keishu Asada;Paulette Garcia Andaluz;Thi Thu Van Dinh;Leenoy Meshulam;Sam Reiter;真野 智之 南部 美友 Reiter Samuel
• 通讯作者: 真野 智之 南部 美友 Reiter Samuel