2018 Fiscal Year Research-status Report

ナトリウム利尿ペプチドの臨界期制御における役割の解明

Research Project

Project/Area Number	18K15350
Research Institution	Kitasato University
Principal Investigator	中森智啓北里大学, 一般教育部, 助教 (50725348)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	刷込み行動 / 臨界期の制御 / 神経可塑性 / 学習
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題は、ニワトリ雛の視覚的刷込み行動をモデルとして使用し、幼少期学習における神経細胞の可塑的な変化の分子メカニズムにおける、ナトリウム利尿ペプチドファミリー（NPs）の役割を解明することを目的として行われた。特に、鳥類の刷込み学習にとって重要な脳部位である、終脳にあるvisual Wulst(VW;哺乳類の視覚野に相当)におけるNPs及びその受容体(NPR)の働きについて調べた。NPsの中でもCNP3とOSTNと呼ばれる遺伝子は、刷込み成立が可能な臨界期（孵化１～４日後）と臨界期後（孵化５日後以降）ではVWにおける発現量が大きく異なることや、発現細胞がVWに集中していることが分かっている。また、CNP3は主にNPR1、OSTNはNPR3を介して受容され細胞内シグナルが伝わる。孵化後1日齢のヒヨコ脳のVW領域あるいは脳室内にCNP3を注入した場合、刷込み学習がより短時間で成立することが分かった。また、CNP3を発現している細胞とNPRを発現している細胞の詳細な局在解析を行ったところ、CNP3細胞はNPR1及びNPR2は発現しておらず、CNP3細胞の近傍にNPR1、NPR2を持つ細胞が存在することが分かった。さらに、OSTNを脳内に注入した場合、刷込みの抑制が起こることが示唆される結果も得られた。さらに、刷込み成立からのNPsの発現量の経時変化を調べたところ、NPsとOSTNは共に刷込みから３～６時間後に発現量が上昇することが分かった。これらのことから、CNP3は近傍の受容体を持つ細胞に作用し刷込みを促進し、OSTNは刷込み成立を阻害する働きがあることが考えられた。上記の内容を含む学術論文を発表した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 当該年度においては、当初の研究計画であった、NPs及び受容体の脳内発現細胞の性質の解析や、刷込み成立がNPsや受容体の発現に与える影響を調べただけでなく、刷込み成立過程や記憶の固定過程において重要な役割を持っていると考えられるCNP3およびOSTNを脳内に直接投与した場合の、刷込み効率への影響を調べた。その結果、CNP3は刷込み成立を強く促進し、刷込み学習の臨界期制御に深く関与していることが分かった。また、それぞれの受容体を発現させた培養細胞系を用いて、受容体ーリガンドの結合能を調べたとところ、CNP3はNPR1に強く作用することが分かった。これらのことから、本研究課題は当初の計画以上に進展していると考える。
Strategy for Future Research Activity	今後は、当初の計画通り、NPsや受容体をノックダウンした個体及び過剰発現した個体の作製を行い、刷込みの臨界期制御におけるNPsの役割を検証する。また、NPsの発現量の変異が神経細胞へ与える、形態的・機能的影響の解析や、NPsの受容体の賦活化によって起こる神経の可塑的変化の解析を行う。
Causes of Carryover	当該年度中に外注依頼を行ったペプチド抗体の作成依頼料（2019年5月完了予定）及び、同じくDNAマイクアレイの解析依頼料（2019年6月完了予定）の支払いを、2019年度へ持ち越しているため、次年度使用額が生じている。