自閉症モデルマウスにおける律動的神経活動と伝播様式

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K01975
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 森 琢磨 信州大学, 学術研究院医学系, 助教 (70545798)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 自閉症 / 神経回路

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者が所属する信州大学医学部分子細胞生理学教室の田渕克彦教授が開発した、ニューロリジン３変異マウスを解析した。ニューロリジン３の451番目アルギニンがシステインに置換されている本マウスは、抑制性シナプス入力が増加していることが報告されている。本研究では、抑制性神経細胞と興奮性神経細胞の間のシナプス伝達の特徴を解析するとともに、これら神経細胞が創出する律動的神経活動を解析することを目的としている。
平成２９年度は、興奮性神経細胞および抑制性神経細胞に対するシナプス入力を解析した。興奮性神経細胞に入力するシナプス入力は、これまでの研究結果と同様、抑制性シナプス入力が増加し、興奮性シナプス入力は変化していないことを示唆する結果であった。また、抑制性神経細胞に入力する興奮性シナプスの数が増加しており、抑制性シナプスの数は変化していないことを示唆する研究結果が得られた。また、変異遺伝子が発現する変異細胞と野生型遺伝子が発現する正常細胞がモザイク状に分布する動物を用いた結果、ニューロリジン３変異による生理異常は細胞自律的に観察されることがわかった。また、子宮内エレクトロポレーション法および薬剤投与法による律動的神経活動の誘発法を開発している。
また次年度以降に実施する狂犬病ウイルスを用いた形態観察では、狂犬病ウイルスを用いてグリア細胞の形態解析を行った。
以上の研究成果を発表すべく研究論文にまとめている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

初年度には、本研究で主に解析する律動的神経活動の、神経回路基盤となるシナプス伝達様式を解析した。特に、律動的神経活動には抑制性神経細胞の生理学的特性を明らかにすることは必要不可欠である。これまでに、シナプス入力に異常が観察されること、さらにこれまでの知見を支持する結果であることが明らかになった。このことから、本研究で明らかにしようとする律動的神経活動の解析結果を解釈する上で、必要な情報が得られたことは進展と言える。
チャネルロドプシン２遺伝子を子宮内エレクトロポレーションし、光刺激することで誘導される律動的神経活動は観察されている。また、NMDA投与によっても律動的神経活動が誘導されることをすでに観察している。しかし、その記録結果をフーリエ変換により解析する上で、用いられるパラメータの設定の最適化には至っていない。これらの状況を総合的に考慮して、区分（２）と決定した。

Strategy for Future Research Activity

平成３０年度は、記録された律動的神経活動を解析するフーリエ変換のパラメータの最適化を優先する。これは、これまでに得られている律動的神経活動の特徴を明らかにするためには、パラメータの決定は不可欠であるためである。MATLABもしくはPythonを用いることで、記録された微小電流の変動の周期性を明らかにし、遺伝型による変化を明らかにする予定である。

Causes of Carryover

想定していたよりも少ない数の動物を用いて実験が効率よく遂行できたため、物品費が少額になった。また実験回数の現状に伴い、用いられる試薬の減少も寄与していると考えられる。
平成３０年度は、動物の飼育に関連して２５万円、電気生理学解析に３０万円、組織学および生化学解析にそれぞれ３０万円程度を使用する予定である。また、研究情報を収集する目的で学術集会に参加する予定である。そのための旅費に５万円使用する予定である。