2016 Fiscal Year Research-status Report
多様な神経個性を分子コード化する嗅覚シグナル機構の解明
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15K21029
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中嶋 藍 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任助教 (60706331)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 嗅細胞 / 神経活動 / 回路構築 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、遺伝的カルシウムインディケーターであるGCaMP6fを嗅細胞に発現させた遺伝子改変マウスを用い、カルシウムイメージングにより神経活動と発現する嗅覚受容体の種類との対応関係を検証することを目的として実験を行なった。
この結果、神経回路構築が生じる出生直後の自発的活動を観察することに成功しており、さらに、この観察結果より『一次嗅覚系の回路形成時期においてはこれまで視覚系を始めとした他の脳領域で知られているような神経発火の同期性は寄与せず、むしろ神経活動のパターンが重要である』という示唆を得た。
同時に、嗅覚系の回路構築に影響を与える神経活動のパターンを解明するためには、当初の研究計画よりも長期にわたって嗅細胞の神経活動の記録を行なう必要があると推測された。このため、長期観察可能とするイメージングシステムの最適化を行なった。延長期間においてはこの最適化されたシステムを用いて複数種類の嗅覚受容体と神経活動パターンの相関関係を明らかにする。
さらに、嗅細胞において、神経活動に駆動されるシグナル伝達分子の発現を組織学的手法を用いて検証した。嗅細胞での発現が確認されたシグナル伝達分子については、当研究グループで開発したex vivoの嗅細胞培養系を用いて回路構築に与える影響を薬理学的手法を用いて検討し、いくつかの候補分子を同定することに成功している。これらの候補分子の機能解析は延長された期間内に遺伝子改変動物を購入して行なう予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、カルシウムイメージングにより神経活動と発現する嗅覚受容体の種類との対応関係を検証することを目的として実験を行なった。カルシウムイメージングによる神経活動の解析から、当初の予定よりもより長期にわたって神経活動の記録を行なう必要があるという示唆をえた。このため、長期観察可能とする実験システムの最適化を行なった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果により、一次嗅覚系における嗅覚受容体の種類に応じた神経回路構築は、嗅細胞内の数十分から数時間におよぶ神経活動を読み取って遺伝子発現を調節することで達成されていることが明らかになりつつある。
今後、神経活動の長期的記録を行なうことで、嗅細胞においてどのようにして遺伝子発現の受容体特異性が保証され、特異的回路構築に至るのかが初めて解明することができる。
また、本年度新しく同定した回路構築に寄与すると推察されるシグナル伝達分子群について、遺伝子改変マウスを用いてその機能を明らかにしていくことで、当初の予定よりもより他の脳領域に敷衍できる回路構築の原理を明らかに出来ると期待できる。
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| Causes of Carryover |
本年度は、カルシウムイメージングにより神経活動と発現する嗅覚受容体の種類との対応関係を検証することを目的として実験を行なった。カルシウムイメージングによる神経活動の解析から、当初の予定よりもより長期にわたって神経活動の記録を行なう必要があるという示唆をえた。このため、長期観察可能とする実験システムの最適化を行なった。
さらに、ex vivoの嗅細胞培養系を用いて神経活動に駆動されるシグナル伝達分子が回路構築に与える影響を検討し、いくつかの候補分子を同定することに成功している。これらの分子の機能解析は延長された期間内に遺伝子改変動物を購入して行なう予定である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度の研究成果により、一次嗅覚系における嗅覚受容体の種類に応じた神経回路構築は、嗅細胞内の数十分から数時間におよぶ神経活動を読み取って遺伝子発現を調節することで達成されていることが明らかになりつつある。
今後、神経活動の長期的記録を行なうことで、嗅細胞においてどのようにして遺伝子発現の受容体特異性が保証され、特異的回路構築に至るのかが初めて解明することができる。
また、本年度新しく同定した回路構築に寄与すると推察されるシグナル伝達分子群について、遺伝子改変マウスを用いてその機能を明らかにしていくことで、当初の予定よりもより他の脳領域に敷衍できる回路構築の原理を明らかに出来ると期待できる。
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