2015 Fiscal Year Annual Research Report

抗うつ作用を有するセロトニン神経回路の同定とその可塑的変化の分子機構の解明

Research Project

Project/Area Number	15J05932
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	西谷直也京都大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY)	2015-04-24 – 2018-03-31
Keywords	セロトニン神経 / オプトジェネティクス / ウイルスベクター
Outline of Annual Research Achievements	初年度は、マウス縫線核（背側および正中）に光遺伝学的ツール（ChR2：興奮性、eArch：抑制性）やDREADD（hM3Dq：興奮性、hM4Di：抑制性）を発現するレンチウイルスベクターを投与することで、セロトニン神経特異的な刺激が可能であるか電気生理学的に検討を行った（①）。また、うつや不安といったセロトニン神経の関与する行動試験を用いて、ChR2などにより縫線核セロトニン神経回路全体を刺激した際の行動変化を検討した（②）。同様に、縫線核へウイルスベクターを投与することでセロトニン神経の各投射領域において神経発火に十分なChR2などの発現が可能であるか確認し、単一セロトニン神経回路選択的な刺激技術の確立を試みた（③）。 ① セロトニン神経特異的レンチウイルスベクターを用いて神経興奮性のChETAおよび神経抑制性のeArchTを発現させたラットおよびマウスにおいて、縫線核の急性単離切片を作製し、光照射に応じたセロトニン神経制御が可能であることを確認した。 ② セロトニン神経特異的レンチウイルスベクターを用いて、背側縫線核にChETAを発現させ、セロトニン神経特異的に光刺激による活性化を行った際に、尾懸垂試験におけるうつ様行動が有意に減弱するが、高架式十字迷路における不安様行動には影響を与えないことを見出した。これらの結果は、背側縫線核の直接的な活性化が抗うつ薬様作用の発現に十分であることを示すものである。 ③各投射先領域においてセロトニン神経回路特異的な光刺激を可能にするため、セロトニン神経特異的レンチウイルスベクター投与後1, 2, 3ヶ月後において解析を行ったところ、1-2ヶ月で腹側被蓋野において、3ヶ月後において側坐核、前頭皮質などセロトニン神経投射先におけるChETAの発現を確認した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 高頻度逆行性ウイルスベクターを作製し免疫染色による解析を行ったが、逆行性に発現が認められた細胞数は少なく、実用レベルではなかった。しかしながら、セロトニン神経特異的レンチウイルスベクター投与後数週間の回復期間をおくことにより、腹側被蓋野や皮質などにおける遺伝子発現が観察された。さらに、新たにセロトニン神経特異的な遺伝子発現が可能であるアデノ随伴ウイルスベクターの作製およびトランスジェニックマウスとレンチウイルスベクターを併用することにより、より強力な神経投射領域における遺伝子発現が観察された。これらを用いて、投射領域における電気生理学的検討および行動学的検討が行えると考えている。また、オプトジェネティクスを用いて、セロトニン神経特異的に光刺激による活性化を行った際に、尾懸垂試験におけるうつ様行動が有意に減弱するが、高架式十字迷路における不安様行動には影響を与えないことを見出している。
Strategy for Future Research Activity	今後はcre-loxP系やtTA-tetO系を用いた遺伝子発現量の上昇、あるいは光に対してより応答性の高いChR2変異体を用いることで、セロトニン神経単一回路選択的な刺激の検討を推進できる可能性がある。また、現在うつ病の動物モデルや衝動性に関する動物実験を確立できているため、それらを組み合わせることでセロトニン神経と行動学的変化の関係を検討することができると考えている。