2017 Fiscal Year Research-status Report
大脳新皮質第５層のgap junctionネットワークによる皮質内基本構造形成
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16K14565
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
中川 直 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (20611065)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米田 泰輔 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (40709218)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | gap junction / 大脳新皮質 / 回路形成 / マイクロカラム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、平成２８-２９年度の計画として、①大脳新皮質第５層の２つの主要な興奮性細胞タイプであるSCPNとCPNが発現するコネキシンサブタイプの同定、②GJ機能の操作法の確立、③微小カラムの形成と微小カラム内SCPNの同期活動への関与、の３点を挙げていた。しかし、進展は遅れている。各項目に関する詳細は『現在までの進捗状況』に記述する。進展の遅れの原因は、GJ機能操作に必要なコネキシンサブタイプの同定が難航していることが第１であるが、他に、本研究課題の元となる「幼若期にSCPNとCPNが形成する細胞タイプ特異的なGJネットワーク」に関する論文の受理が2017年11月までかかったこと（Maruoka*, Nakagawa* et al., Science 358, 610, 2017）、新しい研究室への移動（2018年５月より鹿児島大学の田川研究室に参加）に際し様々に時間を要したこと、などがある。新しい所属への移動後は、これまでの所属研究室と共同研究を組み、GJ機能操作法を確立させ、様々な神経回路の形成および機能へのGJネットワークの関与を調べるつもりである。一方で、幼若期第５層のGJネットワークの珍しい特徴を報告する論文を今後2ヶ月以内の投稿を目指して準備中であり、また、第６層のGJネットワークを報告する論文を今後半年以内の投稿を目指して準備中であるなど、他方面での成果が期待できる。
[文中の略語] GJ, gap junction; SCPN, subcerebral projection neuron; CPN, callosal projection neuron
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
①；プロトコルを改善させて、生後１週および生後２週のマウスからそれぞれSCPNとCPNのmRNAサンプルを再度
取得したが、qPCR法での発現解析では、顕著な発現量の差は検出されなかった。コネキシンの発現量がqPCR法では検出できないレベルなのかもしれない。デジタルPCRや、RNAiあるいはCRISPRで個々にコネキシンの発現を抑制して電気的結合の消失を調べる方法など、他の方法を検討する必要がありそうだ。②；SCPNおよびCPNで働くサブタイプを特定できていないことから、RNAiやCRISPRを用いたGJの機能阻害実験は現時点では難しい。③；子宮内エレクトロポレーション法によるドミナント・ネガティブ体（DN体）コネキシンの強制発現を用いた、微小カラム内SCPNの同期活動へのGJの関与を調べているが、有意な影響は見られなかった。DN体コネキシンは内在性コネキシンによる電気的結合を部分的にしか阻害しないため、コネキシンサブタイプを特定しての、shRNAやCRISPRを併用したより良い操作法を確立する必要があると考える。
一方で、昨年11月にScience誌受理された論文の成果は、同５月のCortical Development Conference（ギリシャ）および同11月のSociety of Neuroscience（ワシントンDC）でポスター発表を行った。幼若期のGJネットワークを広く知ってもらい、そのポテンシャルを議論して、GJの機能操作法や、より良い研究の方向性を検討してきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
幼若期の第５層と第６層のGJネットワークに関する実験結果を、2018年度中に２本の論文にまとめて投稿するつもりである。また、2018年５月に田川研究室に移動したが、これまで所属していた研究室とは共同研究を組み、引き続きGJ機能操作法の確立を目指す。操作法が確立され次第、マイクロカラムの形成および機能へのGJネットワークの関与、SCPNとCPNの細胞タイプ特異的なシナプス回路形成への関与、を検討開始する。
また、田川研究室では、幼若期マウスの大脳皮質で見られる大規模な細胞集団の同期活動の研究を計画としている。GJは細胞集団で同期活動を起こす役割を持つが、SCPNとCPNは幼若期にほぼ独立したGJネットワークを形成することから、この時期の集団活動もSCPNとCPNで独立して起きている可能性がある。この可能性をin vivoイメージングで検討し、またGJ機能操作による影響を調べる。田川研究室では、第2/3層興奮性細胞の反対側皮質への投射に幼若期の神経活動が寄与することをこれまでに明らかにしている。第2/3層の興奮性細胞もGJネットワークを形成するかを調べ、もし形成した場合には、GJ機能の操作を行って反対側投射への影響を調べる実験を検討する。
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| Causes of Carryover |
２０１８年５月に研究室を移ることになったことや、前所属である理研BSI (brain Science Institute)の終了によるゴタゴタなどが原因で、年度分の科研費を使い切れなかった。ただし、次年度利用額は２万円程度と少額である。来年度は、前所属との共同研究のため旅費が生じることが見込まれ、これに次年度利用額を充てる。
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