WGAトランスジーン技術を用いた機能的神経回路形成・維持・可塑的変化過程の解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13035058
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 吉原 良浩 理化学研究所, シナプス分子機構研究チーム, チームリーダー(研究職) (20220717)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮坂 信彦 理化学研究所, シナプス分子機構研究チーム, 研究員 (70332335)
• Keywords: WGA / 経シナプス性トレーサー / GFP / 蛍光可視化 / 神経回路網 / 嗅覚神経回路 / 小脳遠心性神経回路 / シナプス形成

Research Abstract

私たちは最近、古くから用いられてきた植物レクチンによる神経解剖学的トレーシング技術を最新の発生工学と融合させて、経シナプス的に特異的神経回路網を可視化する新手法を開発した。これはWGA(小麦胚芽レクチン)遺伝子をトランスジーンとして特異的プロモーターの制御下に特定のタイプのニューロンで強制発現させることによって、産生されたWGA蛋白質がシナプスを介した2次ニューロンへ、さらには3次ニューロンまで輸送され、機能的神経回路をラベルできるという技術である。これまでにこの手法を用いて、マウス小脳遠心性経路。嗅覚系路およびショウジョウバエ視覚経路の選択的可視化に成功した。当該研究においては本技術をさらに様々な神経システムに応用するとともに、より詳細な機能的神経回路の可視化を目指し、平成13年度は以下に示す結果を得た。
(1)網膜双極細胞にWGAを発現するトランスジェニックマウスの作製、解析を行ったところ、このマウスが網膜から外側膝状体や上丘に至る視覚経路を明確に可視化できる有用なものであることを明らかにした。またこもマウスを用いて網膜発生過程におけるシナプス形成の様子、網膜変性モデルマウスとの交配による神経回路の変化などを観察することが可能となった。
(2)WGAを高レベル発現可能なアデノウイルスベクターを作製した。このウイルスをマウス鼻腔内に注入することによって、感染した嗅上皮の嗅細胞でWGAの発現が起こった。産生されたWGA蛋白質は嗅球から嗅皮質へとシナプスを越えて輸送され、マウス嗅覚神経回路を簡便にラベルすることが可能となった。

Research Products

• [Publications] Yoshihara Y et al.: "Sniffing out odors with multiple dendrites"Science. 291. 835-837 (2001)
• [Publications] Kinoshita N et al.: "Adenovirus-mediated WGA gene delivery for transsynaptic labeling of mouse olfactory pathways"Chem Senses. (in press).
• [Publications] 吉原良浩: "WGAトランスジーンを用いた選択的神経回路可視化技術"組織細胞化学. 26. 73-79 (2001)
• [Publications] 吉原良浩: "マウス発生工学を用いた神経回路可視化法"実験医学. (印刷中).
• [Publications] 吉原良浩: "WGAトランスジーンを用いての嗅覚神経回路の可視化"日本味と匂学会誌. (印刷中).
• [Publications] 吉原良浩: "バイオサイエンスの新世紀 第12巻 感覚器官と脳内情報処理機構 1-1 匂いの情報処理線維連絡"共立出版(印刷中).