冬眠様状態を誘導する神経回路の描出およびその操作

• Project/Area Number: 22K15220
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 46030:Function of nervous system-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 齊藤 夕貴 筑波大学, 医学医療系, 助教 (70732436)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: QRFP / 視床下部 / 冬眠 / 低代謝

Outline of Research at the Start

2020年に本来は非冬眠動物であるマウスの視床下部の小領域である前腹側脳室周囲核（ AVPe ） に存在するQrfp 発現ニューロン（Ｑニューロン）を特異的に興奮性操作することで冬眠様状態を誘導し得ることが発見された。しかし、Ｑニューロンがどのようなメカニズムでセットポイントを調節して低体温を引き起こすのかについては未だ明らかになっていない。そこで本研究ではウィルスベクターを用いた神経回路トレーシングによってＱニューロンに制御される神経回路を組織学的に明らかにし、光遺伝学的手法や化学遺伝学的手法を用いてＱニューロンの下流経路を操作し、Ｑニューロンの作動メカニズムを明らかにすることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

非冬眠動物であるマウスにおいて、視床下部の小領域である前腹側脳室周囲核（ AVPe ） に存在するQrfp 発現ニューロン（Ｑニューロン）を特異的に興奮性操作することで冬眠様状態を誘導し得ることが分かっているが、そのＱニューロンがどのようなメカニズムでセットポイ
ントを調節して低体温を引き起こすのかについては未だ明らかになっていない。そこで本研究ではウィルスベクターを用いた神経回路トレーシングによってＱニューロンに制御される神経回路を組織学的に明らかにし、光遺伝学的手法や化学遺伝学的手法を用いてＱニューロンの下流経路を操作し、Ｑニューロンの作動メカニズムを明らかにすることを目指した。
Qニューロンの主な投射先であるDMHにはグルタミン酸作動性ニューロンやGABA作動性ニューロンが存在することが明らかになっているので、逆行性トランスシナプス標識法によりvGlut2-ires-CreおよびvGat-ires-Creマウスを用いて、DMHの各ニューロン群に入力するニューロン群を標識した。
これまでに、Qニューロンには３つのサブタイプが存在し、約80％がグルタミン酸作動性（Qeニューロン）、5％強がGABA（Qiニューロン）、残りはvGlut2とvGatの両方を発現するハイブリッドタイプ（Qhニューロン）であることが明らかになっている。そこで、新たなQrfp-flpマウスを作出し、AAVベクターを用いてQニューロンのサブタイプにおけるDMHへの投射パターンを明らかにすることについても試みた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

DMHをターゲットとし逆行性のウイルスベクターを投与するにはやや技術的な困難が生じた。
そこで発想を転換し、AVPeからのアプローチを目指し、QRFP-Flpマウスを新たに作出した。
AVPeに存在するQニューロンのサブタイプ別にAAVベクターによる標識が可能となり、課題の進捗に影響はなかった。

Strategy for Future Research Activity

DMHをターゲットとし各種ウイルスベクターを投与するには技術的な困難が生じた。
今後は新たに作出したQRFP-Flpマウスを用いてAVPeからアプローチしていく方針に転換し、AVPeに存在するQニューロンのサブタイプをターゲットとしてAAVベクターによる標識や操作をすることを目指す。