霊長類における神経路選択的な機能分子制御技術の開発

• Project Area: Systems molecular ethology to understand the operating principle of the nervous system
• Project/Area Number: 23115708
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 井上 謙一 京都大学, 霊長類研究所, 助教 (90455395)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2011: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 神経科学 / 脳・神経 / バイオテクノロジー / ウイルスベクター / 認知科学

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、感染性の異なる複数のウイルスベクターを利用して、特定の神経回路を構成するニューロン集団における遺伝子の発現制御を実現する細胞操作技術を開発している。本年度は、前年度開発を行った、逆行性感染型レンチウイルスベクターとCreリコンビナーゼによる部位特異的組換え反応を利用して、特定の神経路を構成するニューロンでのみ外来遺伝子の発現が起こるような遺伝子操作手法と、サルNMDA受容体(NR1) を標的遺伝子としたRNA干渉配列を組み合わせ、特定の神経路を構成するニューロンでのみNMDA受容体遺伝子の発現抑制を実現する実験系の構築に取り組んだ。その結果、ベクターの多重感染により効率的かつ選択的に発現抑制を誘導できるウイルスベクターシステムの確立に成功した。今回、独自に開発した逆行性感染型レンチウイルスベクターとテトラサイクリン誘導性転写制御システムを組み合わせ、霊長類においてドーパミン神経路選択的な活動制御を行い、その行動解析を行った。本実験系では、導入遺伝子としてテトラサイクリン応答プロモーターの下流にテタヌストキシン軽鎖遺伝子を挿入した逆行性感染型レンチウイルスベクターを線条体に、テトラサイクリン応答因子を発現するアデノ随伴ウイルスベクターを黒質に注入した。このようなモデルザルにおける行動変化を採餌タスクなどの行動学的指標を用いて解析した結果、ドキシサイクリン誘導的かつ可逆的にパーキンソン病様の運動障害が誘発されることを確認した。この運動障害は緩慢に進行するものであり、またドキシサイクリン投与期間中には機能回復は観察されなかった。これらの結果は、ドーパミン投射系と大脳基底核神経回路の可塑性との関係を検討する上で有用な知見および技術になると考えられる。

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] .Dorsal Area 46 Is a Major Target of Disynaptic Projections From the Medial Temporal Lobe. (2013)
  • Author(s): Hirata Y, Miyachi S, Inoue K, Ninomiya T, Takahara D, Hoshi E, Takada M
  • Journal Title: Cereb Cortex Volume: 未定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multisynaptic inputs from the medial temporal lobe to V4 in macaques. (2012)
  • Author(s): Ninomiya T, Sawamura H, Inoue K, Takada M
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 12 Pages: e52115-e52115
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0052115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multisynaptic projections from the ventrolateral prefrontal cortex to the dorsal premotor cortex in macaques - anatomical substrate for conditional visuomotor behavior. (2012)
  • Author(s): Takahara D, Inoue KI, Hirata Y, Miyachi S, Nambu A, Takada M, Hoshi E
  • Journal Title: Eur J Neurosci Volume: 36 Issue: 10 Pages: 3365-75
  • DOI: 10.1111/j.1460-9568.2012.08251.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Immunotoxin-mediated tract targeting in the primate brain: selective elimination of the cortico-subthalamic "hyperdirect" pathway. (2012)
  • Author(s): Inoue K, Koketsu D, Kato S, Kobayashi K, Nambu A, Takada M
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7 Issue: 6 Pages: e39149-e39149
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0039149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Segregated pathways carrying top-down signals from frontal cortex to visual areas MT and V4 in macaques. (2012)
  • Author(s): Ninomiya T, Sawamura H, Inoue K, Takada M
  • Journal Title: J Neurosci Volume: 32 Issue: 20 Pages: 6851-6858
  • DOI: 10.1523/jneurosci.6295-11.2012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ischaemia in the Zinn-Haller circle and glaucomatous optic neuropathy in macaque monkeys (2012)
  • Author(s): Hiraoka M, Inoue K, Ninomiya T, Takada M
  • Journal Title: Br J Ophthalmol Volume: 96 Issue: 4 Pages: 597-603
  • DOI: 10.1136/bjophthalmol-2011-300831
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Localization of papillofoveal bundles in primates (2012)
  • Author(s): Hiraoka M, Inoue K, Kawano H, Takada M
  • Journal Title: Anat Rec Volume: 295 Issue: 2 Pages: 347-354
  • DOI: 10.1002/ar.21519
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neuron-specific gene transfer through retrograde transport of lentiviral vector pseudotyped with a novel type of fusion envelope glycoprotein (2011)
  • Author(s): Kato S, Kuramochi M, Takasumi K, Kobayashi K, Inoue K, Takahara D, Hitoshi S, Ikenaka K, Shimada T, Takada M, Kobayashi K
  • Journal Title: Hum Gene Ther Volume: 22 Issue: 12 Pages: 1511-1523
  • DOI: 10.1089/hum.2011.111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential architecture of multisynaptic geniculo-cortical pathways to V4 and MT (2011)
  • Author(s): Ninomiya T, Sawamura H, Inoue K, Takada M
  • Journal Title: Cereb Cortex Volume: 21 Issue: 12 Pages: 2797-2808
  • DOI: 10.1093/cercor/bhr078
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 神経路選択的な遺伝子導入による神経ネットワークの機能操作 (2012)
  • Author(s): 井上謙一
  • Organizer: 第９回ナショナルバイオリソースプログラム「ニホンザル」 公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 秋葉原UDX, 東京
  • Year and Date: 2012-11-09
  • Invited
• [Presentation] Architecture of multisynaptic inputs from the medial temporal lobe to V4 in macaques (2012)
  • Author(s): Sawamura H, Ninomiya T , Inoue K , Takada M
  • Organizer: 42th Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2012-10-16
• [Presentation] 霊長類における改変型逆行性感染型レンチウィルスベクター使用による黒質ドーパミンニューロンへの選択的遺伝子発現 (2012)
  • Author(s): 木村活生，井上謙一，奥田泰弘, 加藤成樹，黒田呈子，藤原真紀，小林和人，高田昌彦
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場，名古屋
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] イムノトキシン神経路標的法を用いたサル皮質-視床下核路の選択的除去 (2012)
  • Author(s): 井上謙一, 纐纈大輔，加藤成樹，小林和人，南部 篤，高田昌彦
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場，名古屋
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] 霊長類パーキンソン病モデルの作製と同モデルを用いた遺伝子治療研究 (2012)
  • Author(s): 井上謙一、高田昌彦
  • Organizer: 神経疾患のモデル動物研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学・大阪(招待講演)
  • Year and Date: 2012-01-14
• [Presentation] Organization of multisynaptic top-down pathways from frontal cortex to visual areas MT and V4 in macaques (2011)
  • Author(s): Ninomiya T, Sawamura H, Inoue K.-I, Takada M
  • Organizer: 41th Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC.USA
  • Year and Date: 2011-11-14
• [Presentation] 高頻度逆行性遺伝子導入ベクターの霊長類脳科学への応用 (2011)
  • Author(s): 小林和人、加藤成樹、倉持真人、小林憲太、井上謙一、高田昌彦
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会(シンポジウム)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜・横浜
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] 脳機能研究のための神経特異的な高頻度逆行性遺伝子導入ベクターの開発 (2011)
  • Author(s): 倉持真人、加藤成樹、小林憲太、高住賢司、高原大輔、井上謙一、島田隆、高田昌彦、小林和人
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜・横浜
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] マカクザル前頭葉からMTおよびV4への多シナプス性入力様式 (2011)
  • Author(s): 二宮太平、澤村裕正、井上謙一、高田昌彦
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜・横浜
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] イムノトキシン神経路標的法によるサル大脳基底核ハイパー直接路の選択的除去 (2011)
  • Author(s): 井上謙一、纐纈大輔、加藤成樹、小林和人、南部篤、高田昌彦
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜・横浜
  • Year and Date: 2011-09-15
• [Presentation] Development in pathway-selective gene delivery and neuronal ablation with enhanced retrograde transfer of a modified lentiviral vector in primate brain (2011)
  • Author(s): Inoue K, Kato S, Kobayashi K, Takada M
  • Organizer: The 8th IBRO World Congress Of Neuroscience
  • Place of Presentation: Florence, Italy
  • Year and Date: 2011-07-14
• [Book] Viral Gene Therapy (edited by Ke Xu) (2011)
  • Author(s): Kato S, Kuramochi M, Kobayashi K, Inoue K, Takada M, Kobayashi K
  • Total Pages: 450
  • Publisher: Intech (Croatia)
• [Remarks] 京都大学霊長類研究所 統合脳システム分野 ホームページ
  • URL: http://www.pri.kyoto-u.ac.jp/sections/systems_neuroscience/