神経回路イメージングに基づくクロマチンセンサス ／Chromatin Census Based on Neural Circuit Imagin

神経回路の可塑性は、個々が新しい情報を学び、環境に適応するために不可欠です。しかし、この高い可塑性は同時に環境ストレスに対する脆弱性を意味し、特に発達時期におけるストレスは神経系に長期的な影響を及ぼす可能性があります。また、神経活動の変化と遺伝子発現の関係を理解することは、神経回路の基本的な機能や神経疾患の解明に不可欠です。近年、イメージング技術の進歩により、神経細胞の活動や挙動を観察することが可能であり、適応回路を構成する神経細胞が多数同定されています。しかし、これらの細胞が適応回路形成においてどのような制御を受け、遺伝子発現がどのように変動するのかについてはまだ十分に理解されていません。これまでに、私たちは組織切片や培養細胞の関心領域 (ROI) に光照射することで、ROI に限定された高深度の遺伝子発現情報を得る技術である光単離化学 (Photo-Isolation Chemistry, PIC) を開発してきました。また、PIC の改良を進め、ROI に限定した遺伝子発現だけでなく、クロマチン修飾を含む遺伝子発現制御を解析できる技術の確立にも取り組んできました。しかし、現行の PIC 技術では、１回の実験で遺伝子発現と制御情報を同時に検出することはできません。そこで、本研究では、PIC をさらに改良し、イメージングに基づいて、神経細胞や神経回路の発火時の遺伝子発現とその制御情報を同時に抽出できる新たな空間マルチプロファイリング技術の開発を目指します。また、開発した技術を活用することで、活動変化する神経細胞の制御ネットワークを解明し、適応回路の正常な機能や適応回路の破綻により生じる神経疾患の理解に貢献することを目指します。

文献

• Honda M et al. (2022) Photo-isolation chemistry for high-resolution and deep spatial transcriptome with mouse tissue sections. STAR Protoc. 3(2):101346.
• Katada M et al. (2021) Neural stem/precursor cells dynamically change their epigenetic landscape to differentially respond to BMP signaling for fate switching during brain development. Genes Dev. 35(21-22)1431-1444
• Honda M et al. (2021) High-depth spatial transcriptome analysis by photo-isolation chemistry. Nat. Commun.  12(1):4416.
• Honda M et al. (2017) PRMT1 regulates astrocytic differentiation of embryonic neural stem/precursor cells. J. Neurochem. 142(6) 901-907