局所神経回路の定量的解析に向けたウイルスベクターの開発

• Project/Area Number: 21650083
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nerve anatomy/Neuropathology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 金子 武嗣 京都大学, 医学研究科, 教授 (90177519)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日置 寛之 京都大学, 医学研究科, 助教 (00402850)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2010: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2009: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: レンチウイルス / 遺伝子改変動物 / Cre/loxP / Tet-Onシステム / Tet-Offシステム / 中枢神経系 / 局所神経回路 / 定量的解析 / Cre / loxP

Research Abstract

本研究課題では、Creを細胞種特異的に発現する遺伝子改変動物とレンチウイルスベクターを組み合わせることで、ある特定の神経細胞群にのみ目的遺伝子を発現させ、単一神経細胞の入出力特性を定量的に記述することを目的とする。昨年度は(a)2種の遺伝子(X&Y)を共発現するレンチウイルスベクターの開発を行った。Tet応答性・双方向性プロモーター(TREB)、脳心筋炎ウイルス由来のIRES、手足口病ウイルス由来のF2A配列の比較検討を行ったところ、X/Yの発現量の比・両者の総発現量において、F2Aが優れていることが明らかとなった。
本年度は(b)Cre存在下のみで目的遺伝子を発現するレンチウイルスベクター、(c)Cre発現遺伝子改変動物の開発を進めた。
(b) ウイルスベクターに搭載できる遺伝子の長さには制限があるため、『FLEX switch(Schnutgen et al., 2003)』を介した遺伝子発現の開発を進めた。293細胞を用いたin vitro実験では、レンチウイルスに搭載した『FLEX switch』が効率的に働くことが分かった。この『FLEX switch』を搭載した各種レンチウイルスベクターの開発、及びアデノ随伴ウイルスベクター・アデノウイルスベクターの開発も進めた。皮質錐体細胞特異的にCreを発現する遺伝子改変動物を用いて予備実験を行ったところ、in vivoにおいても『FLEX switch』が効率的に働き、細胞種特異的遺伝子発現に有用であることが明らかになった。
(c) BAC DNAを用いた遺伝子改変動物の作出、及びMMRRCからの購入も進めた。現在までに数ラインにおいて、Creの特異的発現を確認している。
今後は、本研究課題で開発したウイルスベクター・遺伝子改変動物を利用し、神経回路網の定量的解析を進めていきたいと考えている。

Research Products

• [Journal Article] Complementary distribution of glutamatergic cerebellar and GABAergic basal ganglia afferents to the rat motor thalamic nuclei. (2011)
  • Author(s): Kuramoto E, Fujiyama F, Nakamura KC, Tanaka Y, Hioki H, Kaneko T.
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: 33 Pages: 95-109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exclusive and common targets of neostriatofugal projections of rat striosome neurons : a single neuron-tracing study using a viral vector. (2011)
  • Author(s): Fujiyama F, Sohn J, Nakano T, Furuta T, Nakamura KC, Matsuda W, Kaneko T.
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: 33 Pages: 668-677
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PKG dynamically modulates TASK1-mediated leak K^+currents in cholinergic neurons of the basal forebrain. (2010)
  • Author(s): Toyoda H, Saito M, Okazawa M, Hirao K, Sato H, Abe H, Takada K, Funabiki K, Takada M, Kaneko T, Kang Y.
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience Volume: 30 Pages: 5677-5689
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coexpression of VGLUT1 and VGLUT2 in trigeminothalamic projection neurons in the principal sensory trigeminal nucleus of the rat. (2010)
  • Author(s): Ge S-N, Ma Y-F, Hioki H, Wei Y-Y Kaneko T, Mizuno N, Gao G-D, Li J-L.
  • Journal Title: The Journal of Comparative Neurology Volume: 518 Pages: 3149-3168
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ischemia-induced neurogenesis of neocortical layer 1 progenitor cells (2010)
  • Author(s): Ohira K, Furuta T, Hioki H, Nakamura KC, Kuramoto E, Tanaka Yasuyo, Funatsu N, Shimizu K, Oishi T, Hayashi M, Miyakawa T, Kaneko T, Nakamura S.
  • Journal Title: Nature Neuroscience 13 Pages: 173-179
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vesicular Glutamate Transporter 3-Expressing Nonserotonergic Projection Neurons Constitute a Subregion in the Rat Midbrain Raphe Nuclei (2010)
  • Author(s): Hioki H, Nakamura H, Ma Y-F, Konno M, Hayakawa T, Nakamura KC, Fujiyama F, Kaneko T.
  • Journal Title: The Journal of Comparative Neurology 518 Pages: 668-686
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two types of thalamocortical projections from the motor thalamic nuclei of the rat : a single neuron tracing study using viral vectors (2009)
  • Author(s): Kuramoto E, Furuta T, Nakamura KC, Unzai T, Hioki H, Kaneko T.
  • Journal Title: Cerebal Cortex 9 Pages: 2065-2077
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibitory and excitatory subtypes of cochlear nucleus neurons are defined by distinct bHLH transcription factors, Ptf1a and Atoh1 (2009)
  • Author(s): Fujiyama T, Yamada M, Terao M, Terashima T, Hioki H, Inoue YU, Inoue T, Masuyama N, Obata K, Yanagawa Y, Kawaguchi Y, Nabeshima Y, Hoshino M.
  • Journal Title: Development 136 Pages: 2049-2058
  • Peer Reviewed
• [Presentation] BAC遺伝子改変マウスを用いた、パルブアルブミン発現皮質神経細胞への抑制性入力の分類 (2011)
  • Author(s): 日置寛之, 亀田浩司, 今野美知輝, 岡本慎一郎, 鳥生直哉, 藤山文乃, 金子武嗣
  • Organizer: 第116回日本解剖学会・全国学術集会
  • Place of Presentation: (東日本大震災のため、紙上開催)
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] 視床後核群ニューロンの皮質投射:ウイルスベクターを用いた単一ニューロンの形態学的解析 (2011)
  • Author(s): 大野幸, 倉本恵梨子, 藤山文乃, 古田貴寛, 日置寛之, 田中康裕, 薗村貴弘, 椙山加綱, 金子武嗣
  • Organizer: 第116回日本解剖学会・全国学術集会
  • Place of Presentation: (東日本大震災のため、紙上開催)
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] "TET-OFF" LENTIVIRAL VECTORS DRIVE HIGH-LEVEL TRANSGENE EXPRESSION INMARMOSET BRAINS (2010)
  • Author(s): Akiya Watakabe, Masafumi Takaji, Yuki Nakagami, Hiroyuki Hioki, Takeshi Kaneko, Shigeki Kato, Kazuto Kobayashi, Takashi Kawashima, Hiroyuki Okuno, Haruhiko Bito Yoshihiro Kitamura, Tetsuo Yamamori
  • Organizer: The 40th Society for Neuroscience Annual Mesting
  • Place of Presentation: San Diego
  • Year and Date: 2010-11-13
• [Presentation] TET-OFFレンチウィルスベクターによるマーモセット脳への遺伝子導入 (2010)
  • Author(s): 渡我部昭哉, 高司雅史, 仲神友貴, 日置寛之, 金子武嗣, 加藤成樹, 小林和人, 川島尚之, 奥野浩行, 尾藤晴彦, 北村義浩, 山森哲雄
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] ウィルスベクターを用いたラット単一視床下核ニューロンの形態学的解析 (2010)
  • Author(s): 越水義登, 古田貴寛, 日置寛之, 中村公一, 藤山文乃, 金子武嗣
  • Organizer: 第33回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] パルブアルブミン発現皮質神経細胞への抑制性入力は細胞体周辺部に多い (2010)
  • Author(s): 亀田浩司, 日置寛之, 田中康代, 田中琢真, 薗村貴弘, 藤山文乃, 中村公一, 金子武嗣
  • Organizer: 第115回日本解剖学会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] 組換えウイルストレーサーによる単一細胞標識法を用いて、ラットの視床後核群ニューロンの軸索分岐を解析する (2010)
  • Author(s): 大野幸, 倉本恵梨子, 古田貴寛, 日置寛之, 椙山加綱, 金子武嗣
  • Organizer: 第115回日本解剖学会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] 後外側核ニューロンの視床皮質投射 : ウイルスベクターを用いた単一ニューロンの形態学的解析 (2010)
  • Author(s): 中村悠, 日置寛之, 中村公一, 古田貴寛, 金子武嗣
  • Organizer: 第115回日本解剖学会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] VGLUT3発現・非セロトニン作動性神経細胞は投射型ニューロンであり、ラット背側縫線核において亜核を構成する (2010)
  • Author(s): 日置寛之, 中村悠, 馬雲飛, 今野美知輝, 早川隆, 中村公一, 藤山文乃, 金子武嗣
  • Organizer: 第115回日本解剖学会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2010-03-29
• [Presentation] ラット視床内側腹側核ニューロンの軸索投射を単一ニューロンレベルで解析する (2010)
  • Author(s): 倉本恵梨子, 藤山文乃, 古田貴寛, 雲財知, 日置寛之, 金子武嗣
  • Organizer: 第115回日本解剖学会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] Parvalbumin-expressing cortical interneurons receive GABAergic inputs preferentially on the proximal dendrites (2010)
  • Author(s): 亀田浩司, 日置寛之, 田中康代, 田中琢真, 薗村貴弘, 藤山文乃, 中村公一, 金子武嗣
  • Organizer: The 56th NIBB Conference
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2010-03-13
• [Presentation] Efficient visualization of central neurons with lentiviral vectors expressing red fluorescent protein (2010)
  • Author(s): 岡本慎一郎, 日置寛之, 今野美知輝, 亀田浩司, 金子武嗣
  • Organizer: The 56th NIBB Conference
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2010-03-13
• [Presentation] Search for molecular markers of layer VI corticothalamic neurons in the rat neocortex (2010)
  • Author(s): 今野美知輝, 日置寛之, 中村公一, 金子武嗣
  • Organizer: The 56th NIBB Conference
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2010-03-13
• [Presentation] ラット運動性視床核における大脳基底核および小脳核からの軸索終末の相補的分布 (2009)
  • Author(s): 倉本恵梨子, 藤山文乃, 中村公一, 日置寛之, 金子武嗣
  • Organizer: 第85回日本解剖学会 近畿支部学術集会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2009-11-28
• [Presentation] 視床プロジェクト : 視床運動核から皮質への投射 (2009)
  • Author(s): 金子武嗣
  • Organizer: 生理学研究所研究会「大脳皮質局所回路の機能原理」
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2009-11-19
• [Presentation] BAC遺伝子改変マウスを用いた、パルブアルブミン発現皮質神経細胞への興奮性・抑制性入力の定量的解析 (2009)
  • Author(s): 亀田浩司, 薗村貴弘, 田中康代, 中村公一, 藤山文乃, 日置寛之, 金子武嗣
  • Organizer: 第32回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] RFP発現レンチウイルスによる中枢神経細胞の可視化 (2009)
  • Author(s): 岡本慎一郎, 日置寛之, 今野美知輝, 亀田浩司, 金子武嗣
  • Organizer: 第32回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] Tet-Offシステム搭載レンチウイルスによる、神経細胞特異的共発現ベクターの開発 (2009)
  • Author(s): 日置寛之, 岡本慎一郎, 今野美知輝, 亀田浩司, 倉本恵梨子, 金子武嗣
  • Organizer: 第32回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 成熟期大脳皮質に存在する神経前駆細胞 (2009)
  • Author(s): 大平耕司, 古田貴寛, 日置寛之, 中村公一, 倉本恵梨子, 船津宣雄, 清水慶子, 大石高生, 林基治, 宮川剛, 金子武嗣, 中村俊
  • Organizer: 第32回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 中脳辺縁皮質系ドパミン細胞の投射様式を解析する (2009)
  • Author(s): 松田和郎, 古田貴寛, 中村公一, 日置寛之, 藤山文乃, 安原治, 金子武嗣
  • Organizer: 第32回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 神経発生におけるRho標的分子mDiaの役割 (2009)
  • Author(s): 篠原亮太, 上條博史, 日置寛之, 金子武嗣, 石崎敏理, 古屋敷智之, 成宮周
  • Organizer: 第32回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] ラット運動性視床核における大脳基底核および小脳核からの軸索終末の分布 (2009)
  • Author(s): 倉本恵梨子, 藤山文乃, 日置寛之, 金子武嗣
  • Organizer: 第32回日本神経科学学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Remarks]
  • URL: http://www.mbs.med.kyoto-u.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://www.mbs.med.kyoto-u.ac.jp/