2014 Fiscal Year Annual Research Report
アストロサイトによる神経同期活動の制御とその機能の解明
| Project Area | Glial assembly: a new regulatory machinery of brain function and disorders |
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| Project/Area Number |
25117004
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
大木 研一 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50332622)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | アストロサイト / カルシウム / ２光子イメージング / 同期活動 / 大脳皮質 / 視覚野 / DREADD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アストロサイトの突起部分におけるカルシウム濃度の上昇を、Lck-GCaMP6f、またはYC-Nano50（Kanemaru et al., 2014）を用いて計測した。上述のような細胞体でのカルシウム上昇も観察されたが、遥かに頻繁に突起部分におけるカルシウム上昇が観察された。とくに突起の末端部においてカルシウム上昇が多く見られた。
このようなアストロサイトの突起の活動が、神経細胞の最適方位の再構成に関与しているかどうかを検証するために、神経細胞の方位選択性の変化を開眼後数日間にわたって長期的に観察する系を開発した。生後すぐに、AAVを用いてGCaMP6sを神経細胞に導入すると、開眼時にはGCaMP6sの発現が神経細胞に十分に見られ、同一細胞群の方位選択性の変化を数日間追跡することが可能になった。これにより、一部の神経細胞では、開眼後に方位選択性が変化することが細胞レベルで確認された。
このような神経細胞の方位選択性の変化に、アストロサイトが関与しているかどうかを検証するために、in vivoでアストロサイト内のCa2+濃度を制御する系として、DREADDを用いた系を開発した。神経細胞の同期活動が見られる生後10-15日にアストロサイトのCa濃度を制御するためには、生後直後にウイルスを感染させる必要がある。したがって、0日齢のマウスの一次視覚野にAAV8-GFAP-hM3D(Gq)-mCherryやAAV8-GFAP-hM4D(Gi)-mCherryを感染させる方法を開発し、アストロサイトにDREADDを導入した。さらに、同時にAAV5-GfaABC1D-Lck-GCaMP6fを感染させることにより、Ca2+感受性蛍光タンパクを導入した。これらのマウスを10～14日齢で二光子カルシウムイメージングを行ったところ、Gq-DREADD、Gi-DREADDのいずれをastrocyteに発現させたものでも、CNO投与後に細胞内Ca2+濃度の振動的な上昇が観察された。
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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
このプロジェクトを進行する上で鍵となる、アストロサイトのCa濃度の制御に成功した。またアストロサイトの突起部分でのCa濃度計測にも成功しており、これらの方法を用いて、目標のプロジェクトを進行していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
0日齢のマウスの一次視覚野にAAV8-GFAP-hM3D(Gq)-mCherryやAAV8-GFAP-hM4D(Gi)-mCherryを感染させ、astrocyteにDREADDを導入することにより、アストロサイトのCa濃度を制御する。このときに神経細胞の同期活動の頻度や伝播に変化が見られないかどうか検討する。変化が見られた場合には、さらに、神経細胞の可塑性として方位選択性や眼優位性などに変化が見られないかどうかを検討する。
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