Brain Organoid Analysis of Sleep/wake Cycles

睡眠/觉醒周期的脑类器官分析

• 批准号: 18J00052
• 负责人: 田宮 寛之
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J00052/
• 关键词: 視交叉上核(SCN); 脳オルガノイド; 同期振動; Per2; 視床下部; オルガノイド; 三次元培養; ES細胞; 視交叉上核

本年度は時計遺伝子レポーターES細胞を用いた分化誘導系の改良と,移植実験・発光計測に取り組んだ.発光測定では, 視交叉上核でしかみられない時計遺伝子の同期振動は3週間以上の観察がなされ, 神経活動依存性も証明することができた.シングルセルRNA Seqの結果では, SCN近傍の視床下部がピンポイントで誘導されており, SCNの誘導効率は2割を超えていた. 間脳のわずか1/1000程度にすぎないSCNの誘導効率としては非常に高い効率が得られている. 非常に限られた領域がピンポイントで誘導されているため, 系譜解析に適した系であると考えられるため, 現在はシングルセルRNA Seqの時系列サンプリングによる偽時系列解析を施行中である.また, 京都府立医科大学との共同研究の移植実験では, 試験管内脳回路に行動が支配されたマウスの作製が少しずつ見えてきており, インパクトの大きい仕事になる可能性が見込まれる. コロナ禍の影響で施行できない時期も多いものの, 年度明け早々に再開予定である. この試みが達成されれば, 真に機能的な脳組織の作製系の構築となり, 発生学的な研究・時間生物学的な研究・医学的な研究への発展性が期待される.

今年，我们致力于利用时钟基因报告ES细胞改进分化诱导系统，以及移植实验和发光测量。在发光测量中，观察到仅在视交叉上核中看到的时钟基因的同步振荡。 3周后，单细胞RNA-Seq结果显示，SCN附近的下丘脑被精准诱导，SCN诱导效率超过20%。 SCN的大小只有间脑的1/1000左右，但由于能够对非常有限的区域进行精确的引导，所以它是一个适合谱系分析的系统。使用单细胞RNA-Seq的时间序列采样进行伪时间序列分析。此外，在与京都府立医科大学合作进行的移植实验中，创造由体外脑回路控制行为的小鼠正逐渐成为可能，这项工作预计将产生巨大影响，尽管很多时候由于冠状病毒大流行而无法进行这项工作，但它将会恢复。如果这一尝试成功，将有可能构建一个真正具有功能的脑组织生产系统，预计这将促进胚胎学、时间生物学和医学研究的发展。

项目成果

発生時計依存的な体内時計形成の試験管内再現: 細胞時計と中枢時計.

发育时钟依赖性生物钟形成的体外复制：细胞时钟和中央时钟。

• 发表时间: 2020
• 作者: ○田宮寛之; 永樂元次.
• 通讯作者: 永樂元次.

Circadian clock research using brain organoids

使用大脑类器官进行昼夜节律研究

• 发表时间: 2019
• 作者: Hiroyuki Tamiya MD. PhD.