進化的感覚器喪失に起因する神経回路変化を実験的に再現する

• Project/Area Number: 21K06298
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: 守屋 敬子 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 研究員 (70392371)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 鋤鼻系 / 霊長類 / 内側扁桃体 / 扁桃体皮質核 / コモンマーモセット / 進化 / 鋤鼻感覚 / 霊長目

Outline of Research at the Start

脳を見れば、その動物がどの感覚器に依存して生活しているかわかるほど、感覚器からの入力が脳形態に及ぼす影響は大きい。
鋤鼻器はフェロモン受容を担う器官であるが、ヒトを含む一部の霊長類では進化的および発生学的に退化している。それら動物では、フェロモン受容という繁殖に関連する感覚器が欠失したほうが子孫繁栄したと言え、大変興味深い。本研究では、コモンマーモセットを用いて、フェロモン受容の神経回路を解析するとともに、鋤鼻機能を欠損したマーモセットを作成し、『ヒト鋤鼻器消失過程の擬似進化モデル』として解析を行う。

Outline of Annual Research Achievements

多くの哺乳類は、フェロモン受容を担う鋤鼻器が存在するが、ヒトにはない。しかし、胎児期には一旦鋤鼻器が形成されて、その後消失すると考えられており、鼻腔に痕跡が残されている。この、鋤鼻器喪失を擬似的に再現するために、実験動物であるコモンマーモセットを用いて実験を行っている。
マウスの研究より、鋤鼻ニューロンに必須のTRPC2をノックアウトした個体では、鋤鼻器から投射先の副嗅球への投射が極端に減少することが知られている。コモンマーモセットにおいてもTRPC2の機能を阻害することで、鋤鼻神経回路の投射が乱れると予想される。そこで、PiggyBac遺伝子発現システムを利用し、TRPC2のshRNAをゲノムに組み込み恒常的に発現するマーモセットを作製した。現在飼育中で、時期を見て神経回路の可視化を行う予定である。
また、野生型マーモセットの鋤鼻神経回路の可視化も試みた。副嗅球ー内側扁桃体ー扁桃体皮質核のループ回路を確認するため、扁桃体皮質核に神経トレーサーを注入し、順行性および逆行性の神経回路を解析する予定であったが、現時点では目的の扁桃体皮質核に注入できた例を得られていない。しかし、目的領域以外にトレーサー注入された個体の解析からも有益な情報が得られる可能性もあるため、解析を進めている。今後は実験個体数を増やして目的領域への注入個体を作成し、解析を目指す予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

鋤鼻系神経回路可視化実験に関しては、目的領域への注入効率が悪く、難航している事が挙げられる。原因の一つにマーモセットの個体差が影響しており、対応が求められる。
また、鋤鼻機能欠失マーモセットに関しては、年度に1産（2頭）の動物の入手が限界で、ハイペースで実験を進めることが難しい。入手できた動物を丁寧に解析していきたいと考えている。

Strategy for Future Research Activity

現研究施設にはCTやMRIの設備はなく、事前に個体独自の脳地図を得ることが難しい。年齢や頭蓋骨の形状を元に微調整を加えていく予定である。
また、結果の解釈が難しくなるが、広範囲にラベルできるような方法での可視化を試み、確実に神経回路の可視化を目指す。
鋤鼻機能欠損マーモセットについても順次鋤鼻神経回路の可視化を試み、解析する予定である。