運動神経細胞のシナプス特性解析：生後発達過程で確立される入力／されない入力

Research Project

Project/Area Number	22K06435
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
Research Institution	Teikyo University
Principal Investigator	福田諭帝京大学, 医学部, 助教 (50425641)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大野孝恵帝京大学, 医学部, 准教授 (60508109)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	運動神経細胞 / 皮質脊髄路 / オプトジェネティクス / パッチクランプ / 運動系 / partition 細胞 / 急性スライス / 樹状突起
Outline of Research at the Start	本研究は、齧歯類の発達に伴い消失する、皮質脊髄路と運動神経細胞の直接接続（シナプス）を、経時的に観察するものです。最終的になくなる接続において、なくなるイベントに先だってどのような信号伝達特性が現れるのかを観察することにより、接続消失の条件が明らかになる可能性があります。また、使用する系が運動系であるため、運動回路が確立されていく発達過程のメカニズムの解明にもつながります。
Outline of Annual Research Achievements	大脳運動皮質と脊髄運動ニューロンを直接つなぐ皮質-運動ニューロンシナプスは、長い間、高等霊長類にのみ見られると信じられてきた。しかし、研究代表者らによって幼弱げっ歯類の前腕筋を支配する脊髄運動ニューロンに、運動皮質との直接接続が発見され、それらの直接シナプスは生後14日齢からから漸減し生後21日齢で消失していた。この消失するシナプスを「生後発達により消失するシナプスの系」として解析することが本研究の最終目的である。 2023年度では、皮質-運動ニューロンシナプスの退行過程を脊髄スライスを用いて電気生理学的・解剖学的に検討した。前腕筋からの逆行性標識や、特徴的なマーカー発現により運動神経細胞を脊髄スライス上で同定した。皮質脊髄路を電気的に刺激し、前腕筋支配運動神経細胞にホールセルパッチクランプ法によりシナプス応答を記録した。現在、後シナプスでのプロパティ変化を観察するため、miniatureの後シナプス電流応答の振幅を測定し、Sr2+（5mM）存在下で皮質-運動ニューロンシナプス応答を記録・解析中である。また現在、ChR2-EYFP-AAVで皮質脊髄路を、パッチピペットから神経ビオチンでMNを標識し、シナプスの位置を形態学的に観察中である。形態学的な結果が得られると、電気生理の各種値と結び付けて解析することで、「なくなるシナプス」のより深い考察が得られることが期待される。また、2023年度は本研究を日本神経科学学会で発表した（「齧歯類発達期における皮質脊髄路-運動ニューロン間一過性シナプスの経時的な電気生理学的解析」）。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 予定していたマウスが生まれないかった時期や、また、運動神経細胞の形態の観察方法をより効率よく行うための試行錯誤を行っていた時期があったため、やや遅れている。しかし、形態観察方法の効率化が図られたため、2024年度は計画通りの結果が得られると考えている。
Strategy for Future Research Activity	皮質脊髄路と運動神経細胞の間のシナプス入力の、週齢を追った解析はある程度今年度目途がついた。今後はIa線維、またpartiton 細胞からの運動神経細胞への入力の電気生理的な解析を行い、皮質脊髄路と運動神経細胞間のシナプス入力の変化と比較したい。