2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidating olfactory mechanisms recognizing the smell of death
| Project Area | Neural representation of "Death" |
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| Project/Area Number |
21H05141
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竹内 春樹 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70548859)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Keywords | 嗅覚 / 死臭 / 受容体 / 神経回路 / グルーネバーグ神経節 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究では、マウスがどのような嗅覚を介して同種他個体の死を認識しているかを明らかにする目的として、死の認識を促す匂い物質及びその物質を受容して忌避行動を誘起する匂い受容体群を明らかにすることを目指している。陸棲の脊椎動物の多くは、主嗅覚系、鋤鼻嗅覚系など複数の嗅覚器官を持つ。げっ歯類では、この２つの嗅覚器官に加えて、鼻先にgrueneberg神経節 (以下grueneberg ganglion: GG)と呼ばれる器官が存在する。GGは、個体の忌避行動を誘発するアラームフェロモンの受容器であり、肉食動物の排泄物に含まれるチアゾリン誘導体に反応して動物の先天的な恐怖行動や忌避行動を誘起する。メチマゾールを用いた主嗅覚系の破壊実験や、外科的手術によるGG神経軸索の切断実験から、死臭物質の受容に伴う行動もやはりGGからの入力に依存していることを突き止めた。また、レーザーマイクロダイセクション法により組織切片から特定の嗅覚組織を単離する手法を確立し、主嗅覚系に存在する嗅覚神経細胞とGGに位置する神経細胞との遺伝子発現プロファイルの比較した。その結果、GG特異的に発現している膜タンパク質（受容体候補）を多数同定した。さらに、死臭物質の同定のために、死んだ動物から発せられる揮発性物質を捕集しgas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）の条件を検討し、死臭物質同定のための予備実験に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初、死臭受容体の同定には単一細胞RNAシークエンスを用いる予定であったが、思った以上にGGが小さく細胞数も少ないため、目視ではGGを単離することができなかった。また蛍光蛋白質によって遺伝的にGG神経細胞が標識されている遺伝子改変動物も試したが、蛍光蛋白質のリークもあり、蛍光蛋白質の発現が主嗅覚系の嗅覚神経細胞にも発現しており本実験に利用することができなかった。そこで組織切片を用いてレーザーマイクロダイセクション法によりGG切片を数十枚集めることでGG周辺組織を単離する方法に切り替えることにより、上述の問題を克服することができた。それ以外の実験については、まだ条件検討の段階ではあるが大きな問題はなく順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題での目的は、死臭物質の同定、死臭受容体の同定、死臭特異的な行動を誘起する神経メカニズムの解明にある。今年度の実験により、死臭受容体の候補遺伝子はGGの遺伝子発現プロファイルの同定により絞り込みに成功している。死臭物質についてもGC-MSの専門家である岩手大学の宮崎先生との共同研究により条件検討が終わり、来年度には本実験を開始できる状況にある。また死臭物質受容に伴う行動誘発の神経メカニズムに関しては、GGから中枢へと情報を伝達する神経回路を標識するウイルストレーサー実験系、脳深部の神経活動を記録するminiscopeによるカルシウムイメージング系の立ち上げに成功しており、来年度以降には死臭を嗅いだ際に生じる脳内活動変化を観察することができるようになっている。
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[Presentation] Neural circuits for switching innate defensive behaviors2021
Author(s)
Nakashima, M., Katori, K., Nakashima, A., Takeuchi, H., Ikegaya, Y., Morikawa, S.
Organizer
AFMC International Medicinal Chemistry Symposium
Int'l Joint Research
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