抑制性ニューロン特異的遺伝子操作を容易にするトランスジェニックマウスの開発

• Project Area: Mesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing
• Project/Area Number: 23115503
• 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, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90202366)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2012: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2011: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 抑制性ニューロン / グリシンニューロン / グリシントランスポーター / 遺伝子改変マウス / Cre/loxPシステム / 制御性ニューロン

Outline of Annual Research Achievements

脳は興奮性ニューロンと抑制性ニューロンから構成される神経ネットワークの集まりからできている。GABAニューロンとグリシンニューロンが抑制性ニューロンの代表であるが、両者とも比較的少数で散在しているので、生のスライス標本で同定するのは困難である。一方、様々な機能プローブや多種類の蛍光タンパク質が開発され、神経回路の研究に応用されている。しかし、特定のニューロンに限定して機能プローブや蛍光タンパク質を安定的に十分発現させることは容易ではない。そこで、本研究では抑制性ニューロンあるいはグリシンニューロンに機能プローブや蛍光タンパク質を発現させることを目的として、Cre/loxPシステムを利用した遺伝子改変マウスの開発を目指した。
グリシントランスポーター2（GlyT2）遺伝子にCreレコンビナーゼ（Cre）遺伝子をノックインしたGlyT2-CreノックインマウスにおけるCre活性を確認するために、GlyT2-CreノックインマウスとlacZが発現するレポーターマウス（R26Rマウス）と交配した。得られた産仔の脳組織切片についてX-gal染色法で昨年度に続き検討した。その結果、脳幹、小脳、脊髄に強いlacZの発現が観察された。脳幹では、グリシンニューロンが豊富な前庭神経核や孤束核などにlacZの発現が観察され、小脳皮質では、顆粒細胞層、プルキンエ細胞層、分子層のいずれにもlacZの発現が観察された。脊髄では、後角や中間質などにlacZの発現が観察された。以上の結果は、Cre活性がグリシンニューロンにほぼ限局しており、GlyT2-Creノックインマウスがグリシンニューロン特異的遺伝子操作を容易にする遺伝子改変マウスであることを示唆する。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ca(2+)-activated ion currents triggered by ryanodine receptor-mediated Ca(2+) release control firing of inhibitory neurons in the prepositus hypoglossi nucleus. (2013)
  • Author(s): Saito Y, Yanagawa Y.
  • Journal Title: J Neurophysiol. Volume: 109 Issue: 2 Pages: 389-404
  • DOI: 10.1152/jn.00617.2012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrophysiological and pharmacological properties of GABAergic cells in the dorsal raphe nucleu (2013)
  • Author(s): Gocho Y
  • Journal Title: Journal of Physiological Sciences Volume: 63 Issue: 2 Pages: 147-154
  • DOI: 10.1007/s12576-012-0250-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expanding the repertoire of optogenetically targeted cells with an enhanced gene expression system (2012)
  • Author(s): K. Tanaka, K. Matsui, T. Sasaki. H. Sano, S. Sugio, K. Fan, K. Ikenaka, R. Hen, J. Nakai, Y. Yanagawa, H. Hasuwa, K. Deisseroth, A. Yamanaka
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 2 Issue: 2 Pages: 397-406
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2012.06.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential maturation of GIRK2-expressing neurons in the mouse cerebellum. (2012)
  • Author(s): Aguado C
  • Journal Title: J. Chem. Neuroanat. Volume: 47 Pages: 79-89
  • DOI: 10.1016/j.jchemneu.2012.11.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impaired glycinergic synaptic transmission and enhanced inflammatory pain in mice with reduced expression of vesicular GABA transporter (VGAT) (2012)
  • Author(s): Yamada MH, Nishikawa K, Kubo K, Yanagawa Y, Saito S
  • Journal Title: Mol Pharmacol Volume: 81 Issue: 4 Pages: 610-619
  • DOI: 10.1124/mol.111.076083
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sensory input regulates spatial and subtype-specific patterns of neuronal turnover in the adult olfactory bulb (2011)
  • Author(s): Masato Sawada, Naoko Kaneko, Hiroyuki Inada, Hiroaki Wake, Yasuko Kato, Yuchio Yanagawa, Kazuto Kobayashi, Tomomi Nemoto, Junichi Nabekura, Kazunobu Sawamoto
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 31 Issue: 32 Pages: 11587-11596
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0614-11.2011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrophysiological characteristics of inhibitory neurons of the prepositus hypoglossi nucleus using Venus-expressing transgenic rats (2011)
  • Author(s): Masato Shino
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 197 Pages: 89-98
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2011.09.017
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 小脳皮質抑制性ニューロンを標的とするトランスジェニック動物を用いたアプローチ (2013)
  • Author(s): 柳川右千夫
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都）
  • Year and Date: 2013-03-27
  • Invited
• [Presentation] GlyT2欠損マウスの新生仔期における行動発達 (2013)
  • Author(s): 西山紋恵
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都）
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] Glycine transporter 2-Cre knock-in mice. (2012)
  • Author(s): Kakizaki T
  • Organizer: 42th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] GLYT2-Creノックインマウスの作製と解析 (2012)
  • Author(s): 柿崎利和
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Transgenic approaches to the study of cerebellar GABAergic neurons. (2012)
  • Author(s): Yanagawa Y
  • Organizer: The 5th International Symposium of Society for Research on the Cerebellum
  • Place of Presentation: Hangzhou, China
  • Invited
• [Presentation] マウス新生児脊髄腹側において同側に投射する抑制性ニューロンの機能的・形態学的解析 (2011)
  • Author(s): 西丸広史、阪上洋行、柿崎美代、柳川右千夫
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2011-09-14
• [Presentation] VGATヘテロマウスの疼痛関連行動と電気生理学的解析 (2011)
  • Author(s): 山田真紀子、西川光一、久保和宏、柳川右千夫、齋藤繁
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2011-09-14
• [Remarks] 群馬大学大学院医学系研究科 脳神経発達統御学講座 遺伝発達行動学分野（旧 行動生理学教室）
  • URL: http://genbehavneuro.dept.med.gunma-u.ac.jp/Yanagawa_Lab/Home.html
• [Remarks]
  • URL: http://genbehavneuro.dept.med.gunma-u.ac.jp/Yanagawa_Lab/Home.html