2017 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidating neural circuits of new hippocampal CA2 region and mechanisms of social memory

Research Project

Project/Area Number	16H03304
Research Institution	Kansai Medical University
Principal Investigator	小原圭吾関西医科大学, 医学部, 講師 (60740917)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松田博子関西医科大学, 医学部, 教授 (10181736) 武藤恵関西医科大学, 医学部, 講師 (50298189)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	海馬 / 新CA2領域 / 神経回路 / 遺伝子組換えウイルス / 光遺伝学 / 神経細胞
Outline of Annual Research Achievements	海馬CA2は、1934年にロレンテ・デノによって発見されたが、微小な領域であると考えられたため解明が遅れていた。申請者は最近、最先端技術を駆使することにより海馬CA2がこれまで考えられていたより約5倍も大きい領域（海馬新CA2領域）であることを世界に先駆けて証明した。これにより新CA2領域が出現し、新たな研究潮流が生み出され、現在も、世界中の多くの研究者が新規参入している。またそれらの後続グループの研究により海馬新CA2領域が何らかの形で社会性記憶に重要な役割を持つことも明らかになっている。本研究課題においては、光遺伝学を用い海馬新CA2を介する社会性記憶の回路基盤と形成・想起メカニズムを解明することを目指す。計画している研究項目は、1. 海馬新CA2領域の出力経路を同定し社会性記憶の基盤となる神経回路地図を解明すること2. 社会性記憶の形成、想起時における海馬新CA2領域神経活動の役割を解明することである。これまで海馬新CA2領域が嗅内皮質へ出力しているかどうかは不明であったが、本研究代表者によって世界に先駆けて作成された海馬新CA2領域特異的CreノックインマウスとCre依存性に蛍光タンパク質を発現するアデノ随伴ウイルスおよびガラス微小電極による脳定位注入装置を用いた予備実験により、海馬新CA2領域の興奮性新CA2神経細胞が嗅内皮質へ軸索を投射しない（出力しない）ことを見出した。さらに海馬新CA2領域の興奮性新CA2神経細胞が外側中隔へ軸索を投射することを見出した。一方で、従来型の実験技術では、出力経路の多様性を詳細に解析することが困難であった。本研究課題において、海馬新CA2領域の興奮性神経細胞の出力経路の多様性を解析するために、遺伝子組み換えウイルスを用いた新戦略技術の開発にも成功した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason これまで海馬新CA2領域が嗅内皮質へ出力しているかどうかは不明であったが、本研究代表者によって世界に先駆けて作成された海馬新CA2領域特異的CreノックインマウスとCre依存性に蛍光タンパク質を発現するアデノ随伴ウイルスおよびガラス微小電極による脳定位注入装置を用いた予備実験により、海馬新CA2領域の興奮性新CA2神経細胞が嗅内皮質へ軸索を投射しない（出力しない）ことを見出した。さらに海馬新CA2領域の興奮性新CA2神経細胞が外側中隔へ軸索を投射することを見出した。一方で、従来型の実験技術では、出力経路の多様性を詳細に解析することが困難であった。本研究課題において、海馬新CA2領域の興奮性神経細胞の出力経路の多様性を解析するために、遺伝子組み換えウイルスを用いた新戦略技術の開発にも成功した。これらの研究結果および新戦略技術の開発により、本研究課題はおおむね順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	平成29年度までに、海馬新CA2領域の興奮性新CA2神経細胞が嗅内皮質へ軸索を投射しない（出力しない）ことおよび、海馬新CA2領域の興奮性新CA2神経細胞が外側中隔へ軸索を投射することを本研究課題において見いだしたが、今後は、光遺伝学パッチクランプ実験法などを用いて、さらに詳細な解析を行っていく予定である。また海馬新CA2領域の興奮性新CA2神経細胞の他領域への出力神経回路についても研究を推進していく予定である。また本研究課題において、開発に成功した遺伝子組み換えウイルスを用いた新戦略技術を適用することによって、海馬新CA2領域の興奮性神経細胞の出力経路の多様性についても研究を行い、海馬新CA2領域の興奮性神経細胞に含まれる可能性のある新型細胞の探索も同時に推進していく予定である。また可能であれば、開発に成功した遺伝子組み換えウイルスを用いた新戦略技術の特許申請も行う予定である。