全脳的遺伝子導入による霊長類疾患モデル動物作成法の確立

全脑基因转移灵长类疾病模型动物建立方法

基本信息

批准号：
22K19480
负责人：
井上謙一
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、進化的にヒトに近縁な実験動物であるサル類において、改変ウイルスベクターを用いた全脳的な遺伝子導入による疾患関連遺伝子の発現制御などの効率的な疾患モデル霊長類の作出法、およびAIを利用したモデル動物の症状の効率的かつ定量的な解析法を確立することを目的とする。今年度は、4-8台同期カメラによる複数サルの多視点撮像データから単独および複数頭の3Dモーションキャプチャを行なうアルゴリズムを開発した。具体的にはそれぞれのカメラ画像に対して、まずサル検出AI、個体識別AI、体部位検出AIの3種類の異なるAIを走らせ、その後全てのカメラからのデータを姿勢の類似性などを指標として統合して3次元姿勢の再構築を行ない、最後に間接長一定などの拘束条件によるスムージングを行なうパイプラインを構築した。検証実験の結果、マカクサル・マーモセットのどちらの種においても、グループケージ内の複数個体の自然行動において、高い精度で個体IDと各体部位位置の推定が出来ることが示され、現在その結果を論文にまとめている。また、これらのモーションデータから姿勢や運動および社会行動を解析する手法を開発し、AIの利用により疾患モデルザルの行動異常の解析を迅速かつ定量的に実施出来る体制を整備した。同時に、薬剤投与や全脳的遺伝子導入による遺伝子発現操作を利用したパーキンソン病および精神疾患モデルザルの作出実験を開始し、次年度以降のモデル動物の症状解析の準備を整えた。

在这项研究中，我们的目的是通过使用改良的病毒载体在猴子中进行全脑基因转移来控制疾病相关基因的表达，从而创建有效的疾病模型灵长类动物，猴子是在进化上与人类密切相关的实验动物。研究目的是建立一种有效、定量的方法，利用人工智能分析模型动物的症状。今年，我们开发了一种算法，使用 4-8 个同步摄像机从多只猴子的多视图成像数据中执行单只和多只猴子的 3D 运动捕捉。具体来说，我们首先在每个摄像头图像上运行三种不同类型的人工智能：猴子检测人工智能、个体识别人工智能和身体部位检测人工智能，然后使用来自所有摄像头的数据作为姿势相似度等指标，我们构建了一个集成的管道。它们重建 3D 姿态，最后使用恒定间接长度等约束条件进行平滑。验证实验的结果表明，对于猕猴和狨猴这两种物种，在群体笼中多个个体的自然行为中，可以高精度地估计个体 ID 和身体部位位置。该结果目前正在一篇论文中发表。其总结为我们还开发了一种根据这些运动数据分析姿势、运动和社交行为的方法，并创建了一个可以使用人工智能快速定量分析疾病模型猴的行为异常的系统。与此同时，我们已经开始实验，通过给药和全脑基因转移，利用基因表达操作来创建帕金森病和精神疾病的模型猴，并准备从明年开始分析模型动物的症状。

项目成果

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DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
井上　謙一
通讯作者：
井上　謙一

BBB opening with focused ultrasound in nonhuman primates and Parkinson's disease patients: targeted AAV vector delivery and PET imaging.

非人类灵长类动物和帕金森病患者通过聚焦超声打开血脑屏障：靶向 AAV 载体递送和 PET 成像。

DOI：
10.1126/sciadv.adf4888
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
13.6
作者：
Blesa J;Pineda;Inoue K;Gasca;Balzano T;del Rey NL;Reinares;Esteban;Rodriguez;Marquez R;Ciorraga M;del Alamo M;Garcia;de Aguiar SR;Rachmilevitch I;Trigo;Takada M;Obeso JA
通讯作者：
Obeso JA

Medial prefrontal cortex neuron activity in relation to diminishing reward-based action selection in rats

内侧前额叶皮层神经元活动与大鼠基于奖励的行为选择递减相关