2016 Fiscal Year Research-status Report
嗅神経細胞分化の遺伝学的操作による本能行動の制御とその神経基盤の解明
| Project/Area Number |
16K18361
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
榎本 孝幸 東京工業大学, 生命理工学院, 研究員 (70635680)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 本能行動 / 神経回路形成 / 嗅覚 / 細胞分化制御 / 転写因子 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
研究対象である嗅覚は食物探索や危険回避など動物の生存に重要な役割を担っており、本能的な適応行動と密接に関連する。食物や危険物などに由来する匂い分子は主に鼻腔内の嗅上皮に存在する嗅神経細胞によって検出される。これら嗅神経細胞は発現する受容体の種類によってClassⅠ型とClassⅡ型の２種類に分かれているが、その機能的意義は良く解っていない。本研究課題では、２種類の嗅神経細胞の産生を遺伝学的に操作した変異マウスを用いて、異なる２種類の嗅神経細胞からの情報入力の変化が脳の中枢神経回路形成と、嗅覚を介した本能行動に及ぼす影響を明らかにすることを目指している。
研究代表者らは、これまでに転写因子Bcl11bが２種類の嗅神経細胞の分化を制御していることを発見し、嗅覚特異的にBcl11b遺伝子の発現を操作することによって、産生される嗅神経細胞タイプの制御に成功している。平成２８年度の研究では、２種類の嗅神経細胞のバランスの崩壊による影響を明らかにするために、“嗅覚特異的Bcl11b機能欠損／獲得型変異マウス”を用いて、先天的忌避臭に対する嗅覚系の神経応答と個体の行動を解析した。嗅覚特異的Bcl11b機能欠損／獲得型変異マウスはClass IとClass II嗅神経細胞の割合が変化しており、忌避臭に対する神経応答や回避行動も産生される細胞数に対応して変化することを突き止めた。当該専門分野の研究会で本研究の成果についての発表を行い、現在科学雑誌に論文を投稿するために準備中である。研究実施計画の残り１年間では、嗅覚特異的Bcl11b機能欠損／獲得型変異マウスにおける嗅覚高次中枢の神経回路を神経トレーサーを用いて可視化する実験を実施する。この解析によって、末梢レベルで２種類の嗅神経細胞の産生を操作することによる中枢への入力の変化が嗅覚高次中枢の神経回路形成において及ぼす影響を明らかにする。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題である、嗅神経細胞分化の遺伝学的操作による本能行動の制御とその神経基盤の解明のために、嗅覚特異的Bcl11b機能欠損／獲得型変異マウスにおける①匂いに対する神経活動、②嗅覚を介した本能行動、③嗅覚高次中枢の神経回路形成における影響の解析について、平成２８年度から平成２９年度までの２年間で実施する計画である。平成２８年度末時点で、ほぼ当初の計画通りに実験データを得ている。
平成２８年度の研究計画の実施によって、産生される嗅神経細胞タイプが変化する嗅覚特異的Bcl11b機能欠損／獲得型変異マウスを用いて、上記項目①匂いに対する神経活動及び、②嗅覚を介した本能行動を解析した結果、末梢において産生される嗅神経細胞タイプの変化が匂いに対する神経活動と、嗅覚を介する本能行動に影響を及ぼすことが明らかとなった。平成２８年度にこの結果に関する１件の学会発表を行い、現在論文発表のための準備を行っている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
残り１年間で、末梢で産生される嗅神経細胞タイプの変化が嗅覚高次中枢の神経回路形成における影響を明らかにすることを目指す。各変異マウス脳に順行性・逆行性神経トレーサーを注入することによって嗅球から嗅覚高次中枢への神経回路を可視化することによって、コントロールと変異マウス間で比較解析することが可能になる。神経トレーサーを注入した後、近年報告された神経組織の微細構造の安定性に優れている生体組織透明化試薬Sca/eSを用いて脳サンプルを透明化させることによって、より詳しい３次元での嗅球から各嗅覚高次中枢への神経回路を解析する。
以上の解析によって、末梢の感覚神経細胞であるClass I型とClass II型の嗅神経細胞の産生を遺伝学的に操作することによる嗅覚を介した動物の本能行動の制御と、その神経基盤を明らかに出来るだけではなく、脳神経回路網形成における末梢神経からのインプットの影響の理解に寄与すると考えられる。
|
| Causes of Carryover |
当初、脳定位固定装置の購入を予定していたが、研究の進捗に合わせて動物飼育費及び試薬費を支出したため。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
脳定位固定装置の購入する際に充当する。
|
