遺伝子改変マウスとウイルスによる抑制性ニューロン選択的遺伝子発現システムの確立

• Project Area: Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation
• Project/Area Number: 17H05550
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 柳川 右千夫 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (90202366)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2018: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2017: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
• Keywords: 抑制性ニューロン / GABAニューロン / グリシンニューロン / 遺伝子改変マウス / アデノ随伴ウイルス / 神経科学 / 脳・神経 / 遺伝子

Outline of Annual Research Achievements

抑制性ニューロンはGABAニューロンとグリシンニューロンに大別される。一方、様々な機能プローブや蛍光タンパク質が開発され、神経回路研究に利用されている。しかし、特定のニューロンに限定して機能プローブを十分量発現させたり、発現のON/OFFを制御することは容易でない。そこで本研究では、テトラサイクリン発現誘導システムを利用し、遺伝子改変マウスとウイルスベクターとを組み合わせ、GABAニューロン及びグリシンニューロン選択的に機能プローブや蛍光タンパク質が発現するシステムの確立を目指した。
グリシンニューロン特異的にテトラサイクリントランスアクチベーター（tTA）が発現するGLYT2-tTAノックインマウスと抑制性ニューロン特異的にtdTomatoが発現するVGAT-tdTomatoトランスジェニックマウスとを交配してGLYT2-tTA/VGAT-tdTomatoダブルトランスジェニックマウスを準備した。このダブルトランスジェニックマウスあるいは野生型マウス（コントロール）の小脳および蝸牛神経核の各領域へテトラサイクリン応答因子を含むプロモーターの下流にGFP遺伝子を配置したアデノ随伴ウイルスを注入し、GFP陽性細胞の発現分布について検討した。ダブルトランスジェニックマウス小脳皮質では顆粒細胞層に限局してGFP陽性細胞が散在しており、蝸牛神経核ではGFP陽性細胞が腹側核よりも背側核に多く観察され、双方の領域でグリシンニューロンの分布と類似した。一方、野生型マウスではいずれの領域でもGFPの発現が検出されなかった。以上の結果からグリシンニューロン選択的遺伝子発現システムが働くことが示唆された。
抑制性ニューロンを蛍光タンパク質で標識した遺伝子改変マウスなどの利用により小脳皮質から深部小脳核への神経回路の特性、大脳皮質ソマトスタチンニューロンの機能的役割の解明などに貢献した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Otto-von-Guericke University Magdeburg(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] Otto-von-Guericke University Magdeburg(ドイツ)
• [Journal Article] Acute sleep deprivation reduces oscillatory network inhibition in the young rat basolateral amygdala. (2019)
  • Author(s): Hashizume M, Ito R, Hojo Y, Yanagawa Y, Murakoshi T.
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 401 Pages: 73-83
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2019.01.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Targeted expression of step-function opsins in transgenic rats for optogenetic studies (2018)
  • Author(s): Igarashi Hiroyuki、Ikeda Keiko、Onimaru Hiroshi、Kaneko Ryosuke、Koizumi Kyo、Beppu Kaoru、Nishizawa Kayo、Takahashi Yukari、Kato Fusao、Matsui Ko、Kobayashi Kazuto、Yanagawa Yuchio、Muramatsu Shin-Ichi、Ishizuka Toru、Yawo Hiromu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 5435-5435
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23810-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Perineuronal Nets in the Deep Cerebellar Nuclei Regulate GABAergic Transmission and Delay Eyeblink Conditioning. (2018)
  • Author(s): Hirono M, Watanabe S, Karube F, Fujiyama F, Kawahara S, Nagao S, Yanagawa Y, Misonou H.
  • Journal Title: J Neurosci. Volume: 38 Issue: 27 Pages: 6130-6144
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3238-17.2018
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Firing responses mediated via distinct nicotinic acetylcholine receptor subtypes in rat prepositus hypoglossi nuclei neurons (2018)
  • Author(s): Zhang Yue、Yanagawa Yuchio、Saito Yasuhiko
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology Volume: 120 Issue: 4 Pages: 1525-1533
  • DOI: 10.1152/jn.00168.2018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential Involvement of Kinase Activity of Ca2+/Calmodulin-Dependent Protein Kinase IIα in Hippocampus- and Amygdala-Dependent Memory Revealed by Kinase-Dead Knock-In Mouse. (2018)
  • Author(s): Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K.
  • Journal Title: eNeuro Volume: 5 Issue: 4 Pages: 0133-18
  • DOI: 10.1523/eneuro.0133-18.2018
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Distinct response properties of rat prepositus hypoglossi nucleus neurons classified on the basis of firing patterns. (2017)
  • Author(s): Saito Y, Yanagawa Y
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: 印刷中 Pages: 18-28
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.03.003
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Abnormal gamma-aminobutyric acid neurotransmission in a Kcnq2 model of early onset epilepsy. (2017)
  • Author(s): Uchida T, Lossin C, Ihara Y, Deshimaru M, Yanagawa Y, Koyama S, Hirose S.
  • Journal Title: Epilepsia. Volume: 58(8) Issue: 8 Pages: 1430-9
  • DOI: 10.1111/epi.13807
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A glycine transporter 2-Cre knock-in mouse line for glycinergic neuron-specific gene manipulation. (2017)
  • Author(s): Kakizaki T, Sakagami H, Sakimura K, Yanagawa Y.
  • Journal Title: IBRO Reports Volume: 3 Pages: 9-16
  • DOI: 10.1016/j.ibror.2017.07.002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comparisons of neuronal and excitatory network properties between the rat brainstem nuclei that participate in vertical and horizontal gaze holding. (2017)
  • Author(s): Saito Y, Sugimura T, Yanagawa Y.
  • Journal Title: eNeuro Volume: 4(5) Issue: 5 Pages: ENEURO.0180-17.2017
  • DOI: 10.1523/eneuro.0180-17.2017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inhibitory neuron-specific Cre-dependent red fluorescent labeling using VGAT BAC-based transgenic mouse lines with identified transgene integration sites (2017)
  • Author(s): Kaneko Ryosuke、Takatsuru Yusuke、Morita Ayako、Amano Izuki、Haijima Asahi、Imayoshi Itaru、Tamamaki Nobuaki、Koibuchi Noriyuki、Watanabe Masahiko、Yanagawa Yuchio
  • Journal Title: Journal of Comparative Neurology Volume: 526 Issue: 3 Pages: 373-396
  • DOI: 10.1002/cne.24343
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Emotional dysregulation in mice lacking glutamate decarboxylase 67 in somatostatin neurons. (2018)
  • Author(s): Ryota Kumagaya, Toshikazu Kakizaki, Kazuyuki Fujihara, Kaori Wakamatsu, Yuchio Yanagawa, Shigeo Miyata
  • Organizer: 第40回日本生物学的精神医学会、第61回日本神経化学会大会 合同年会
• [Presentation] 脳におけるグルタミン酸脱炭酸酵素アイソフォームの役割：ノックアウトマウスとノックアウトラットの表現型の比較研究 (2018)
  • Author(s): 柳川右千夫
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Remarks] 群馬大学 大学院医学系研究科 医学部 医学科 大学院医学系研究科 医科学専攻 組織 遺伝発達行動学
  • URL: http://www.med.gunma-u.ac.jp/med-organization/neurosci/neurosci-development/106.html