78津田佐知子Sachiko TSUDA江島 広貴Hirotaka EJIMA小脳神経ネットワーク発達機構の解明を目指した膜電位イメージングと統計解析技術の開発（2019採択）Development of membrane potential imaging and statistical analysis techniques for elucidating the developmental mechanism of cerebellar neuronal networks (Project 2019)表面増強ラマン分光による単一エクソソーム分析と診断マーカーの高感度検出（2019採択）Single Exosome Analysis by Surface-Enhanced Raman Spectroscopy for High-Sensitivity Detection of Diagnostic Markers(Project 2019)26旭硝子財団 助成研究成果報告（2022）脳はニューロン集団による神経ネットワークからなるが，この神経ネットワークがどのように出現し変化するのか，その理解は脳機能の解明に重要である．本研究では，脳のネットワーの構造とその変化のしくみを明らかにするため，小型魚類ゼブラフィッシュの小脳を対象に，近年開発の進むGEVI膜電位センサーの導入，および小脳神経ネットワークの定量解析系の構築に取り組んだ．ArcLight膜電位センサーを発現するゼブラフィッシュ系統の作製し，ニューロンの細胞膜への局在，および脊髄・小脳での活動の高時空間解像度での光記録に成功した．さらに，小脳での神経活動の時系列データ解析により，小脳プルキンエ細胞集団のネットワーク構造と，視覚入力および発達にともなう変化を明らかにした．The brain is composed of neural networks. Understanding how neural networks emerge and change is impor-tant for elucidating the brain function. In this study, we introduced GEVI voltage sensors, which has been re-cently developed, into the cerebellum of the zebrafish, and constructed a system for spatiotemporal analysis of the cerebellar network. We succeeded in establishing a zebrafish line expressing ArcLight sensor, and opti-cal recordings of neuronal membrane potentials in the spinal cord and cerebellum at a high spatio-temporal resolution. Furthermore, by analyzing time series data of neural activity in the cerebellum, we identified the network structure of the cerebellar Purkinje cells and its changes with visual inputs and development.エクソソームは様々な体液に含まれる直径30-100nmの細胞外小胞である．体内を循環して分泌細胞と標的細胞間で脂質，タンパク質，核酸を交換し，細胞間コミュニケーションを媒介している．そのためエクソソームが運搬している情報を読み取って病気の診断に活用しようとする研究に期待が集まっている．しかし，エクソソームの状態を単一粒子レベルで精度よく検査するための高感度な分析手法が不足している．そこで本研究では，これまで独自に開発してきた生体適合性ポリフェノールコーティングをエクソソームに適用し，単一粒子を被包化する手法を開発した．ポリフェノール被膜上で金イオンのin situ還元を行い，表面増強ラマン散乱によって単一エクソソームを分析可能であることを実証した．Exosomes are one type of the extracellular vesicles with a diameter of 30-100 nm contained in various body fluids. It circulates in the body and exchanges lipids, proteins, and nucleic acids between secretory cells and target cells, and mediates intercellular communication. Therefore, there are much interest for research to read out the information carried by exosomes and utilize it for early disease diagnosis. However, there is few sen-sitive methods for accurately analyzing the exosomes at the single particle level. In this study, we have devel-oped a method for encapsulating a single exosome by our biocompatible polyphenol coating. We demonstrat-ed that single exosomes can be analyzed by surface-enhanced Raman scattering by in situ reduction of gold ions on the polyphenol coating.
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