2017 Fiscal Year Research-status Report
マウス嗅結節の入出力経路から探る適応的な嗅覚行動誘起の神経メカニズム
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16K18377
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
村田 航志 福井大学, 学術研究院医学系部門, 助教 (10631913)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 嗅結節 / 神経路標識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
匂いの感覚は動物に多様な生理・心理作用をもたらす。たとえば餌を関連づいた匂いに対しては誘引行動を獲得する。一方で同じ匂いでも、危険な目にあったときに嗅ぐと、警戒行動を獲得する。申請者はこれまでに、餌と関連付いた匂いへの誘引行動では嗅結節の前内側ドメインが、危険と関連付いた匂いへの警戒行動では嗅結節の外側ドメインが活性化されることを見いだした。なぜ過去の経験によって嗅結節の応答ドメインが変わるのか、また両ドメインからはどのような経路で誘引もしくは警戒行動へと至るのだろうか。嗅結節投射ニューロンにはドーパミン受容体D1とD2を発現するサブタイプが存在し、それぞれ行動の促進と抑制に関わると予想している。本研究では神経解剖学的手法でマウス嗅結節の入力・出力経路をドメイン特異的かつ神経細胞種特異的に同定する。過去の餌や危険の経験が嗅結節の特定のドメインに集約され、そこから誘引行動や警戒行動が誘起される神経経路を明らかにする。
入力経路の解析には、蛍光色素付コレラ毒素Bサブユニットと改変型狂犬病ウイルスの注入実験を行う。改変型狂犬病ウイルスの注入実験では、D1-CreマウスならびにD2-Creマウスを用いることで、神経細胞種特異的な嗅結節への入力経路の標識が可能になる。
出力経路の解析には、Cre依存的に蛍光タンパク質を発現するアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターを用いる。これにより、前内側ドメインまたは外側ドメインの神経細胞を神経細胞種特異的に蛍光タンパク質標識できる。蛍光タンパク質で標識された軸索の投射から、嗅結節からの出力経路を評価する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
蛍光色素付コレラ毒素Bサブユニットの注入実験により、嗅結節の前内側ドメインと外側ドメインではそれぞれ異なる領域から入力を受ける可能性が示唆された。改変型狂犬病ウイルスの注入実験では、標識効率の改善が必要であった。当該年度ではウイルスを自作するのではなく、開発元のSalk Instituteから導入したところ、標識効率が改善された。
出力経路の解析実験では、D1発現ニューロンとD2発現ニューロンを同一個体内で異なる蛍光タンパク質で標識するために、AAV-EF1a-DO-tdTomato-DIO-EGFPを導入した。これにより、D1発現ニューロンとD2発現ニューロンの軸索投射の違いを同一個体内で直接比較することが可能になった。
嗅結節の神経路標識を進めるなかで、嗅結節の近傍に新しい脳領野を見出した。新しい脳領野は嗅結節と同様に嗅球からの軸索投射を受ける嗅皮質に属しており、前嗅核後腹側部と嗅結節の間に位置していた。この新規嗅皮質領域を腹嗅核（ventral olfactory nucleus）と名付け、腹嗅核を構成する神経細胞種と軸索投射を調べている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き高力価の改変型狂犬病ウイルスおよびAAV-EF1a-DO-tdTomato-DIO-EGFPを用いて実験を行う。
新規嗅皮質領域（腹嗅核）の解析も並行して進める。
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| Causes of Carryover |
（理由）予定よりも人件費および実験機器、試薬の購入が安価であったため。
（使用計画）実験機器、試薬の購入にあてる。
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