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国内研究者論文紹介

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ユサコでは日本人の論文が掲載された海外学術雑誌に注目して、随時ご紹介しております。

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2024/12/09

覚醒コモンマーモセットにおける同種他個体の鳴き声を聴いている間の頭皮上脳波計測 New

論文タイトル
Electroencephalography Measurements in Awake Marmosets Listening to Conspecific Vocalizations
論文タイトル(訳)
覚醒コモンマーモセットにおける同種他個体の鳴き声を聴いている間の頭皮上脳波計測
DOI
10.3791/66869
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments (JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (209), e66869
著者名(敬称略)
鴻池 菜保 中村 克樹 他
所属
京都大学ヒト行動進化研究センター 高次脳機能分野/認知神経機構学分科 京都大学白眉センター
著者からのひと言
サルの頭皮上から脳波を計測して、主に聴覚情報処理にかかわる神経メカニズムを明らかにする一連の研究を開発者の新潟大学脳研究所の伊藤浩介先生とともに実施してきました。今回は、実際の計測手法を動画形式で示すことにより、興味をもった方に実際に試していただけるように工夫しました。是非、ご覧ください!

抄訳

我々は南米原産の小型霊長類であるコモンマーモセットを対象として、覚醒状態で頭皮上に設置した電極から脳活動を非侵襲的に記録する手法を開発した。本手法は、非侵襲的であり動物に負担をかけず、麻酔することなく、覚醒状態の動物から長期的な脳活動の計測が可能であるという利点がある。この手法を用いて、音声処理脳内メカニズムを理解することを目的として、9頭のマーモセットから脳波を計測し、マーモセット特有の鳴き声を聴かせている間の事象関連電位と時間周波数マップを得た。その結果、脳活動の周波数特性とその変化が年齢によって変化することが明らかになった。本手法を用いれば、音声コミュニケーションが豊富なマーモセットのデータとヒトの頭皮上脳波データの直接比較が可能となり、言語や音声処理の進化的視点に立った研究に取り組むことが可能となる。動画では、動物のハンドリング、事前の馴致訓練、脳波計測実験の各プロトコールを紹介している。

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2023/07/10

免疫細胞の浸潤研究に適した血液脳関門構成内皮細胞の分化誘導

論文タイトル
Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells to Brain Microvascular Endothelial Cell-Like Cells with a Mature Immune Phenotype
論文タイトル(訳)
免疫細胞の浸潤研究に適した血液脳関門構成内皮細胞の分化誘導
DOI
10.3791/65134
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments(JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (195), e65134
著者名(敬称略)
松尾欣哉 西原秀昭 他
所属
山口大学大学院医学系研究科臨床神経学講座
山口大学医学部 神経・筋難病治療学講座

抄訳

血液脳関門 (blood-brain barrier:BBB) の破綻は種々の神経疾患でみられる病理所見だが,患者由来BBB検体の入手が困難であることが研究の障壁であった.我々はヒト人工多能性幹細胞 (human induced pluripotent stem cell:hiPSC)から脳微小血管内皮細胞様細胞を誘導する手法を開発し,患者由来BBBモデルを用いた研究を可能にした.まずWnt/β-cateninシグナルを活性化しhiPSCを内皮前駆細胞に分化させ,磁気ビーズを用いた細胞選別でCD31陽性細胞を採取した.一定の割合で含まれる平滑筋様細胞を複数回の継代によって分離し,BBBの特性をもった純粋な内皮細胞を得た.本モデルは,ヒト初代培養細胞同等のバリア機能を有し,既存のhiPSC 由来 in vitro BBB モデルと比べ,形態および発現遺伝子が高純度な内皮細胞の性質を有することと,適切な接着分子が発現している利点があり,BBBと免疫細胞との相互作用の研究に有効なモデルである.

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2023/07/07

ラット間における腹部異所性心移植の手術手技の改良と新規大動脈弁逆流モデルの開発

論文タイトル
Modified Heterotopic Abdominal Heart Transplantation and a Novel Aortic Regurgitation Model in Rats
論文タイトル(訳)
ラット間における腹部異所性心移植の手術手技の改良と新規大動脈弁逆流モデルの開発
DOI
10.3791/64813
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments(JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (196), e64813
著者名(敬称略)
辻 重人 嶋田 正吾 他
所属
東京大学医学部附属病院 心臓外科

抄訳

50年以上前からマウスやラット間における腹部異所性心移植が報告されており、様々な改良がなされてきた。今回我々は、移植手技において心筋保護を強化する改良を行うことで、移植心の機能を維持し、初学者でも高い成功率を達成できる手術手技を確立した。①心臓摘出前にドナーの腹部大動脈を切開・瀉血してドナー心の負荷軽減を図ること、②心筋保護液をドナー心の冠動脈に注入すること、③吻合操作中にドナー心の持続的な局所冷却を行うこと、の3点が手技のポイントである。
加えて、右頚動脈からカテーテルを挿入し、エコーガイド下で大動脈弁を穿刺する従来の大動脈弁逆流モデルとは異なる、腹部異所性心移植を用いた新たな大動脈弁逆流モデルを開発した。ドナー心摘出後に腕頭動脈からガイドワイヤーを挿入し、大動脈弁を穿刺して大動脈弁逆流を作成した上でレシピエントへ移植する方法である。既存のモデルと比較して穿刺手技が容易であり、また大動脈弁逆流を作成したドナー心はレシピエントの循環に直接影響しないため、既存のモデルと比較してより重度な大動脈弁逆流モデルが作成可能と考えている。

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2023/01/05

こどもの社会形成を促すプレーパークの各斜面を活かした4つの仮設置式のウォータースライダー

論文タイトル
Four Temporary Waterslide Designs Adapted to Different Slope Conditions to Encourage Child Socialization in Playgrounds
論文タイトル(訳)
こどもの社会形成を促すプレーパークの各斜面を活かした4つの仮設置式のウォータースライダー
DOI
10.3791/64235
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments(JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (190), e64235
著者名(敬称略)
Zhudi Hua 小柴 満美子 他
所属
山口大学工学部附属ものづくり創成センター

抄訳

こどもが多様な自然・屋外で仲間とコミュニケーションしながら将来、多様な課題を乗り越える複雑な学びを遊びを介して育む。しかし、現代は都市化が進み、自然環境や屋外での仲間どうしの交流ができなくなっている。その解決を目指した都市部の街区公園や小学校庭が有す斜面や階段を活かして、斜面がなければ簡易な斜面をつくり、こどもからおとなまでの市民が一体となって用意し片づける簡易仮設置式のウォータースライダーのデザイン・作成法を4つの事例を伴い紹介する。1-2時間の開催中、多数のこどもたちがひっきりなしに遊び、分け隔てのないダイバーシティなふれあいが生まれ、社会相互作用が育まれた。行動定量分析を伴い、こども全員がよく連携して高速で次々と滑るパターンなどが生まれたことが、認められた。こどもの小さなリスク体験は大事な学びであり、成人社会で進むリスク回避で抑制してしまったこどもの自主的課題発見と協働し克服する術を学ぶ補完が、こどもたちによってこれらの動画に表現された。

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2022/12/16

げっ歯類を対象とした空間ナビゲーション試験の再現性を高めるための再構成可能な迷路システムの活用法

論文タイトル
Utilizing a Reconfigurable Maze System to Enhance the Reproducibility of Spatial Navigation Tests in Rodents
論文タイトル(訳)
げっ歯類を対象とした空間ナビゲーション試験の再現性を高めるための再構成可能な迷路システムの活用法
DOI
10.3791/64754
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments(JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (190), e64754
著者名(敬称略)
澤谷 郁哉、髙橋 晋 他
所属
同志社大学大学院脳科学研究科システム神経科学分野認知行動神経機構部門

抄訳

げっ歯類の空間ナビゲーション能力や行動表現型を調べるために、様々な形状の迷路が用いられてきた。ところが、各迷路試験には異なる構成の個別の迷路装置が必要であるため、単一の環境下で様々な迷路試験を実施することや、それらの迷路形状の再現性を確保することは困難であった。再構成可能迷路は、この制限を解決するために開発された迷路システムで、様々な形状の迷路を迅速かつ柔軟に構成し、再現性の高い実験を単一の物理環境で実施できる。この迷路システムは連結した走路で構成され、給餌箱、トレッドミル、可動式壁、遮断センサーを備えている。本稿では、再構成可能迷路がT字型、十字型、W字型、8の字型などの既存の迷路を再現できることを示す。また、本稿で紹介する迷路試験プロトコルは、標準化された部品を段階的に追加することで、動物が学習する段階に合わせ迷路を拡張できる柔軟性を説明している。再構成可能迷路は、げっ歯類の空間ナビゲーション行動を系統的かつ精確に評価できる環境を提供する。

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2022/09/05

遺伝子改変マウス作製を高度化するための、胚性幹細胞を用いたCRISPR/Cas9による高効率遺伝子ターゲティング法

論文タイトル
CRISPR/Cas9-Mediated Highly Efficient Gene Targeting in Embryonic Stem Cells for Developing Gene-Manipulated Mouse Models
論文タイトル(訳)
遺伝子改変マウス作製を高度化するための、胚性幹細胞を用いたCRISPR/Cas9による高効率遺伝子ターゲティング法
DOI
10.3791/64385
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments(JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (186), e64385
著者名(敬称略)
小沢 学 他
所属
東京大学医科学研究所 システム疾患モデル研究センター 生殖システム研究分野

抄訳

CRISPR/Cas9システムの登場により、受精卵を用いたゲノム編集による遺伝子改変マウスの開発が可能になった。しかしながら、受精卵ゲノム編集では、小さなインデル変異の導入によるフレームシフト型遺伝子ノックアウトマウスの作製効率は高いものの、長鎖DNAノックイン(KI)の作製効率は依然として十分であるとは言えない。これに対し、胚性幹細胞(ES細胞)を用いた遺伝子ターゲティングとキメラマウス樹立による遺伝子改変マウス作製法は、in vitroでハイスループットのターゲティングが行えること、また複数遺伝子座の同時改変がきるなど数多くのメリットが存在する。加えて、BALB/c系統といったin vitroでの受精卵の取り扱いが困難なマウスも、ES細胞を用いたターゲティングには利用可能である。本プロトコルでは、CRISPR/Cas9によるゲノム編集を応用した、ES細胞の長鎖DNA KIの最適化方法と、その後のキメラマウス作製による遺伝子操作モデルマウスの作製法について詳細に説明する。

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2022/09/05

覚醒マウスにおけるミクログリア動態と神経活動の生体内同時イメージング

論文タイトル
Simultaneous Imaging of Microglial Dynamics and Neuronal Activity in Awake Mice
論文タイトル(訳)
覚醒マウスにおけるミクログリア動態と神経活動の生体内同時イメージング
DOI
10.3791/64111
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments(JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (186), e64111
著者名(敬称略)
丸岡 久人、岡部 繁男 他
所属
東京大学大学院医学系研究科・医学部 神経細胞生物学

抄訳

脳機能は末梢組織由来の信号の影響を絶えず受けるため、脳のグリア細胞がそのような信号を神経細胞に伝える仕組みを解明することは、近年重要性が増している臓器間ネットワークの全容を解明する上で極めて重要である。脳の免疫細胞であるミクログリアは神経回路形成と維持に深く関与していることから、ミクログリアと神経回路との相互作用の検証に資する生体内イメージング技術の確立が求められている。そこで本論文では、覚醒マウスのミクログリア動態と神経活動を同時にイメージングする技術について解説する。ミクログリアがEGFPで標識されるCX3CR1-EGFPトランスジェニックマウスの第一次視覚野第2/3層に、アデノ随伴ウイルスを用いて赤色蛍光カルシウムインディケータータンパク質であるR-CaMPを発現させた。また同時に注入部位の直上に観察窓を設置した。術後4週間後、生体内2光子イメージングにより覚醒マウスからミクログリア動態と神経活動をサブ秒の時間分解能で同時に記録することができた。本技術により、末梢の免疫状態に反応するミクログリア動態と脳の内部状態を符号化している神経活動との相互作用を明らかにすることが期待できる。

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2022/08/30

マウス脳の広範囲にわたってカルシウムイメージングが可能な頭蓋窓の簡便な作製法

論文タイトル
In Vivo Wide-Field and Two-Photon Calcium Imaging from a Mouse using a Large Cranial Window
論文タイトル(訳)
マウス脳の広範囲にわたってカルシウムイメージングが可能な頭蓋窓の簡便な作製法
DOI
10.3791/64224
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments(JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (186), e64224
著者名(敬称略)
真仁田 聡、喜多村 和郎 他
所属
山梨大学医学部・大学院総合研究部 生理学講座神経生理学教室

抄訳

本研究では、市販されている食品用ラップ、透明シリコーンプラグ、およびカバーガラスを用いて大型(6x3mm)の頭蓋窓の作製方法を開発しました。この窓を用いて広視野および2光子カルシウムイメージングが同一マウスより実施でき、神経細胞やグリア細胞の単一細胞レベルの活動や細胞集団の活動を観察できます。この大きな窓にもかかわらず、激しい脳振動は観察されず、また1ヶ月以上、脳表面の状態は良好に保たれ高品質イメージングが可能でした。さらに、カルシウムセンサーを発現するアデノ随伴ウイルスの薄膜を表面に形成したラップで大型頭蓋窓を作製すると広範囲の大脳皮質の細胞にカルシウムセンサーを発現させることができ、広視野および2光子カルシウムイメージングが実施できました。この技術によって、大きな頭蓋窓を既存のものより簡易かつ安価に作ることができ、行動中のマウスにおける神経やグリア細胞の活動の詳細が観察できます。

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2022/08/16

ヒドロ虫綱クラゲCladonema pacificumにおける幹細胞様細胞のFISH法とEdUラベリングによる検出

論文タイトル
Fluorescent In Situ Hybridization and 5-Ethynyl-2'-Deoxyuridine Labeling for Stem-like Cells in the Hydrozoan Jellyfish Cladonema pacificum
論文タイトル(訳)
ヒドロ虫綱クラゲCladonema pacificumにおける幹細胞様細胞のFISH法とEdUラベリングによる検出
DOI
10.3791/64285
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments(JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (186), e64285
著者名(敬称略)
冨士田壮佑(筆頭)、倉永英里奈、三浦正幸、中嶋悠一朗(責任・連絡) 
所属
東北大学大学院生命科学研究科(冨士田, 倉永)
東京大学大学院薬学系研究科(三浦、中嶋)

抄訳

イソギンチャク、サンゴ、クラゲなどの刺胞動物は、固着性のポリプや遊泳性のメデューサなど多様な形態と生活様式を示す。ヒドラやネマトステラといった刺胞動物のポリプの発生・再生には幹細胞や増殖細胞が寄与する。しかしながら、ほとんどのクラゲ、特にメデューサの段階での基礎的な細胞メカニズムはほとんど不明であることから、特定の細胞タイプを識別するための方法を開発することが重要である。本論文では、ヒドロ虫綱クラゲ Cladonema pacificum(和名:エダアシクラゲ)の幹細胞様の増殖細胞を可視化するプロトコルを報告する。Cladonemaに特徴的な分岐した触手は成体まで継続的に成長し、再生能力を維持するため、増殖細胞や幹細胞によって組織化される細胞メカニズムを研究するための研究モデルとなる。幹細胞マーカーを用いた蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)により幹細胞様細胞を検出し、S期マーカーである5-ethynyl-2'-deoxyuridine(EdU)のパルス標識により増殖細胞を同定することが可能である。FISHとEdU標識の両方を組み合わせることで、活発に増殖している幹細胞を検出することができ、この技術は非モデル生物である他のクラゲや動物種にも広く応用することが可能である。

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2022/08/12

げっ歯類動物の頭部に一定の加速度を生じる受動的頭部上下動の適用

論文タイトル
Application of Passive Head Motion to Generate Defined Accelerations at the Heads of Rodents
論文タイトル(訳)
げっ歯類動物の頭部に一定の加速度を生じる受動的頭部上下動の適用
DOI
10.3791/63100
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments(JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (185), e63100
著者名(敬称略)
筆頭著者:前川 貴郊、 連絡著者:澤田 泰宏
所属
国立障害者リハビリテーションセンター研究所運動機能系障害研究部

抄訳

運動は様々な病気や運動器機能障害に効果を持つことが広く認められており、脳の疾患に対しても効果的であることが分かっている。しかしながら、運動効果の分子メカニズムの詳細は分かっていない。多くの身体運動、特にジョギングやウォーキングなどの有酸素運動では、足の着地時に頭部を含めた全身に衝撃が加わる。このことから、運動が持つ全身の恒常性維持の効果に物理的刺激を介した調節機構が関与している可能性が考えられる。この仮説を検証するために、適度な速度で運動させた時にげっ歯類の頭部に加わる加速度と同程度の上下方向の加速度を、受動的上下動によって、マウスの頭部に加えた。受動的頭部上下動は、脳内組織液を流動させ、前頭前皮質の神経細胞に物理的刺激を与え、セロトニン2A受容体の分布を細胞の表面から内部へと変化させ、セロトニンに対する応答性を低下させた。以上より、受動的頭部上下動が脳機能を調節し得ることが明らかとなった。本論文では受動的頭部振動を与える方法を記載している。

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