2016 Fiscal Year Annual Research Report
ストレス対処行動におけるモノアミン制御経路の障害と回復
| Project Area | Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation |
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| Project/Area Number |
26112010
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
相澤 秀紀 広島大学, 医歯薬保健学研究院(医), 教授 (80391837)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | ドーパミン / セロトニン / ストレス / 機能シフト / モノアミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ストレス対処時の適応行動における神経基盤としてモノアミン制御経路の役割を明らかにするため、本年度は以下の３つの項目について実施した。
1）モノアミン制御に関わる神経経路の遺伝子改変。昨年度開発に成功したウイルスベクターを用いたマウス成体脳の遺伝子改変の結果を詳細に検討するため、ゲノムDNAおよび発現タンパク質の定量を行った。具体的には、マウスドーパミン受容体遺伝子を標的とするCRISPR/Cas9ベクターを作成し、同ベクターもしくは対照群ベクターを線条体へ微量注入する事で遺伝子改変を行った。遺伝子改変の効果を、神経細胞におけるゲノムDNAの配列について次世代シーケンサーを用いて解析した。
２）モノアミン制御経路の機能障害が行動に与える影響。上記の実験計画により作成したマウスを用いて、新規環境や急性および慢性ストレス下における行動を測定することにより、モノアミン制御経路の機能障害が行動に与える影響について検討した。具体的には、遺伝子改変マウスに対してオープンフィールド試験、尾懸垂試験などを行い、動物の行動を定量的に測定した。実験結果によるとD1受容体の腹側線条体の欠損は尾懸垂試験における絶望状態を減少させ、能動的対処行動の頻度を増加させた。
３）モノアミン制御経路の機能障害が広範囲の神経回路機能に与える影響。モノアミン制御経路の機能障害が神経回路機能に与える影響を明らかにするため、脳の複数領域における神経伝達物質放出の定量的測定方法を開発した。具体的には、ボルタンメトリ測定用のカーボンファイバー電極を背側及び腹側線条体へ慢性的に埋込み、独自に開発した多チャンネル電流―電圧変換回路を用いて測定した。実験の結果、マウス内側前脳束の電気刺激により放出されたドーパミンは腹側線条体に対して背側線条体においてより早く除去されており、脳部位で異なる細胞外ドーパミンの動態を検出することに成功した。
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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
これまでにストレス対処行動に伴う細胞外ドーパミン濃度の変化を腹側線条体で検出しており、本年度の研究により同領域におけるドーパミン受容体の特異的遺伝子操作が可能となった。ゲノムDNAの配列解析により効率的なin vivoノックアウトマウスの作成に成功した。また、行動解析の結果、部位特異的な遺伝子操作がストレス対処行動のシフトを引き起こしていることが明らかとなり、ストレス対処行動におけるモノアミン制御経路の役割を明らかにする上で大きな前進と考えられる。これらの理由から本年度の研究目的の達成度は「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は新たな遺伝子改変ベクターを用いた遺伝子改変技術の開発によりストレス対処行動の神経基盤解明へ進展が見られたものの、同神経回路の障害からの回復過程における神経活動の動態には未だ不明な点が多く残されている。また、測定方法が確立されたドーパミンに対して、セロトニンなどの他の主要なモノアミンの測定方法は未確立の状態である。今後はこれまで開発した測定技術と光遺伝学など複数の技術を組み合わせてこれらの問題に取り組む予定である。
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[Journal Article] Gene cassette knock-in in mammalian cells and zygotes by enhanced MMEJ.2016
Author(s)
Aida T, Nakade S, Sakuma T, Izu Y, Oishi A, Mochida K, Ishikubo H, Usami T, Aizawa H, Yamamoto T, Tanaka K.
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Journal Title
BMC Genomics
Volume: 17
Pages: 979
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Impaired striatal dopamine release in homozygous Vps35 D620N knock-in mice.2016
Author(s)
Ishizu N, Yui D, Hebisawa A, Aizawa H, Cui W, Fujita Y, Hashimoto K, Ajioka I, Mizusawa H, Yokota T, Watase K.
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Journal Title
Hum Mol Genet
Volume: 25
Pages: 4507-4517
DOI
Peer Reviewed
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