Illuminating melanopsin mediated photo-responses

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K16971
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 松山・オジョス 武 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 客員研究員 (50756054)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: メラノプシン / 非視覚機能

Outline of Annual Research Achievements

眼は視覚以外にも概日リズム光同調など様々な生理応答のために光情報を用いており、近年このような非視覚光受容機能が注目されている。このような光信号はメラノプシン細胞と呼ばれる視覚を担うのとは別の神経節細胞によって伝えられ、視覚系からの光入力に加え独自に光反応する事もできる。この光反応を担う光受容タンパク質は視覚系で機能するものと類似するオプシンタンパク質であるが、独自の光反応特性を持っている。本研究ではこのメラノプシン細胞の光反応特性を用いて非視覚応答へ介入できるか検証している。そのため野生型のマウスやメラノプシンKOマウスを用いて様々な光条件下でその行動をモニターしている。先報により、光条件を変える事で野生型のマウスやメラノプシンKOマウスを夜行性から昼行性へ帰ることができると報告されている。しかし先報では光強度のみが考慮されており、その波長分布は加味されていなかったため、まず先報の再現性を確認すると同時にどのような波長応答特性があるか検討した。またメラノプシンによってこの反応がどう制御されているか解析する。このように光の波長や強度などを操作することによって非視覚応答を制御できると考えている。現代社会は室内外照明やテレビ、PC、タブレットや携帯などのモバイルデバイスから光刺激を絶えず受け取っており、光による意図せざる副作用も懸念されている。光の非視覚応答を解析することでこのような副作用を軽減するような光環境への応用ができると考えている。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

前年度に引き続きマウスの行動解析を進めた。野生型やメラノプシンKOに加え、網膜変性マウスの測定も行なった。また並行して、メラノプシンKOマウスと網膜変性マウスのダブルノックアウト作成を行なった。しかし、マウスの光感度が想像よりも高く、測定した多くの条件では光強度依存的な反応を捉えることができなかった。条件検討の結果、より微弱な光を用いることで光依存的な行動リズムの変化を測定できるようになった。また昼夜反転を示唆するような興味深いデータも得られているが、反転の時定数は非常に遅く、かなり長時間の飼育•測定を要する（数ヶ月程度）。上記の条件検討また長時間の測定が必要となったため、また複数条件でこの測定を行なっているため必要なデーターの取得が遅れている。またコロナ禍の影響で測定を中止せざるを得ない事態も起こり当初の予定よりも遅れている。

Strategy for Future Research Activity

未取得のデータを速やかに測定、また再現性確認のための追試実験を行う。同時に
、データーを整理•解析する。ベイズ推定による統計モデルを構築し行動変化を定量化し、光強度、波長との関係を解析する。これらの光依存的な行動パターンの変化を論文にまとめ発表する予定である。

Causes of Carryover

コロナ禍の影響で一時研究が中断される時期があり補助事業期間延長を申請したため当該助成金が発生した。次年度は
測定したマウスの免疫組織学的初見などを確認するための一般消耗品を購入する予定である。