時間軸に沿って配置されたシナプス可塑性の発現とその調節機序

突触可塑性沿时间轴排列的表达及其调控机制

• 批准号: 17790076
• 负责人: 枝川 義邦
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17790076/
• 关键词: 神経機能の可塑性; ニューロン・シナプス機能; シナプス形成; 自己組織化単分子膜; 表面修飾

生体内で観察対象とする神経細胞には、周囲から入力が数多くあり、それら数多ある情報の中より目的とするシナプス情報を抽出するためには、単に伝達情報の強弱を調節するのみではなく、タイミングの違いに根ざした時間軸に沿った調節機構が有用である。このような現象を精緻に解析するために、空間的にも時間的にも任意にデザインを制御可能な神経回路の形成を行い、目的とするシナプスでの伝達調節の機序の解明を目指した。本年度は特に任意のデザインをもつ人工的な神経回路の形成を目的とした突起伸長の制御法の開発を行った。光分解性の保護基をもつアルキルシロキサン化合物により自己組織化単分子膜を形成させ、その表面にPEGとPPOからなるブロック共重合体を吸着させることにより、接着面と非接着面を光照射依存的に描画可能な細胞培養基板を作製し、任意のデザイン・タイミングでの細胞接着と突起伸長の制御システムとして使用した。NGF暴露依存的に突起伸長を行うPC12細胞を用いて、アレイ状にパターン化された細胞接着と、時間を隔てての突起伸長の誘導が可能であることを確認した。PC12を用いることにより、接着後NGFを添加するまでは突起を持たない状態での保持を行い、添加するタイミングを選ぶことにより伸長開始タイミングを制御することが可能となった。細胞体から伸展する突起数は、細胞体接着後に、光照射により突起伸長に特化して作製した接着部位数に依存しており、当該システムにおいて数と伸長開始方向の任意性を確認した。また、伸長過程にある突起の方向を変えることによる突起の屈曲や分岐部の形成も実現し、さらに、基板表面に塗布する細胞接着分子を選ぶことにより、突起の伸長スピードに変化が現れることも観察した。このことは、突起伸長の時間制御を光照射のタイミングの選沢と伸長過程にある突起の伸長スピードの調節との両面からの制御が可能であることを示唆する。

在体内观察到的神经元细胞具有来自周围区域的许多输入，为了从许多信息中提取所需的突触信息，不仅可以调整传输信息的强度，而且可以调整扎根于时间差异的时间轴。为了精确分析这种现象，我们形成了可以任意在空间和时间上控制设计的神经回路，旨在阐明目标突触时传输调节的机制。今年，我们开发了一种控制突起的方法，尤其是为了形成具有任意设计的人工神经回路的目的。使用具有光降解的保护组的烷基硅氧烷化合物形成自组装的单层，并在细胞培养物的表面上吸附了由PEG和PPO制成的块共聚物，能够在胶粘表面的表面上绘制胶水表面，并在光照射方面绘制非粘合表面的依赖和概念，并以任何依赖的方式绘制和概念。使用以NGF暴露依赖性方式执行突出延伸的PC12细胞，可以证实，在阵列中成立的细胞粘附和突出延伸的诱导是可以随时间推移的。通过使用PC12，可以通过选择添加粘附后添加NGF的时间并选择添加NGF的时间来控制扩展开始的时间。从细胞体延伸的突起的数量取决于细胞体粘附后光照射专门为突出延伸而产生的粘附位点的数量，以及在该系统中确认延伸的数量和延伸启动方向的任意性质。此外，还可以通过在扩展过程中改变突起的方向来弯曲突起和形成分支部分，并且还观察到，当选择细胞粘附分子以应用于底物表面时，突起的延伸速度出现。这表明，可以从光照射的时间选择和延伸过程中突起的延伸速度的调整来控制突出延伸的时间控制。