Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、脳内夾雑環境で働く配位ケモジェネティクス法をin vivo系で展開し、記憶・学習回路の分子的理解に迫る。具体的には、興奮性シナプスに選択的に局在し、記憶・学習の分子基盤とされるシナプス可塑性 (シナプス伝達効率の可逆的変化) 誘導に必須なリガンド作動型グルタミン酸受容体を制御することで認められる記憶・学習回路機能への影響を、形態学・生化学・電気生理学・行動学的手法を用いて評価する。
私たちの脳内にはおよそ1,000億個もの神経細胞が存在し、互いの細胞が「シナプス」を介して結合することで記憶・学習に必須な神経回路網を構築する。そのため、シナプスの形成過程や動作原理を分子レベルで明らかにすることは、記憶・学習の実体を理解する上できわめて重要な課題である。しかし、超夾雑環境にある脳内において、特定の神経回路内のシナプス選択的に介入する技術は、今も尚、発展途上にある。私たちはこれまで、シナプスの形成および機能の人為的制御をめざした光・化学遺伝学的技術の開発を進めてきた。とりわけ、記憶・学習の分子基盤とされるシナプス可塑性 (シナプス伝達効率の可逆的変化) を光で制御しうる新しい光遺伝学技術を駆使し、シナプス可塑性が個体行動に直接的に関与していることを世界に先駆けて明らかにした (Kakegawa et al., Neuron '18)。また私たちはごく最近、シナプス可塑性を新たな化学遺伝学的手法により制御することにも成功した (Ojima, Kakegawa et al., Nature Commun, in revision)。具体的には、運動記憶学習を支える小脳シナプス回路において、その可塑性変化を担う代謝調節型グルタミン酸受容体(mGlu1)を対象とし、合成化合物により選択的に活性化させるデザイナーmGlu1を設計した。興味深いことに、この合成化合物によって活性化されるデザイナーmGlu1をウイルスベクターにより小脳内の細胞選択的に発現させると、種々の神経細胞におけるmGlu1活性を動的に制御することに成功した (Ojima, Kakegawa et al., Nature Commun, in revision)。今後、新たなシナプス操作技術の所見をもとに、シナプス機能および記憶・学習の分子的理解に迫りたい。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 Other
All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 2 results, Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Invited: 6 results)
Cell Reports
Volume: 35 Issue: 1 Pages: 108932-108932
10.1016/j.celrep.2021.108932
生体の科学
Volume: 72 Pages: 23-29
Science
Volume: 369 Issue: 6507 Pages: 1074-1091
10.1126/science.abb4853
