2019 Fiscal Year Research-status Report
細胞種特異的な神経回路形成への発達期gap junctionネットワークの役割
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19K06887
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
中川 直 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (20611065)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水野 秀信 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特任准教授 (00567159)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | gap junction / 大脳皮質 / 回路形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
応募者らは近年、神経回路の形成が急速に進む生後１週の発達期マウスにおいて、大脳皮質第５層の興奮性細胞が同種の細胞と選択的にgap junction（GJ）で結合する精密なネットワークを持つことを明らかにした（Science, 358, 610, 2017）。GJネットワークは生後２週目に消失したことから、成熟した脳の情報処理には直接関与せず、大脳皮質の神経回路形成に特化した機能を持つことが期待される。本研究課題では、1. GJネットワークの大脳皮質全体における全貌解明と、2. GJ機能操作法を用いたGJネットワークの機能探索を同時に進めることで、細胞種特異的な神経回路形成におけるGJネットワークの役割を迅速に解き明かしていく。
1.に関しては、第６層の興奮性細胞も第５層とよく似た細胞タイプ特異的なGJネットワークを持つことがわかり、論文投稿準備中である。また、第５層興奮性細胞の１種である皮質下投射細胞において、生後２週にシナプス形成が急速に進むことを見出し、生後１週のGJネットワークの関与が期待され、論文投稿準備中である。
2.に関しては、GJを構成するタンパク質であるコネキシンの遺伝子を、CRISPR-Cas9法によるノックアウトをすることで、GJネットワークの機能阻害を目指している。CRISPR-Cas9法でコネキシン遺伝子をノックアウトする系の確立のため、最初に、胎生期に発現があるとわかっているコネキシン43をノックアウトすることを試みている。また、SLENDR法（Cell, 165, 1803, 2018）でコネキシン43遺伝子にタグを付け、コネキシン43の発現と細胞内局在を抗体染色で調べることを進めている。
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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
「1. GJネットワークの大脳皮質全体における全貌解明」に関しては、第６層のGJネットワークの詳細がわかり、第2/3層に関してもGJネットワークの存在の可能性が期待されていることから、進行状況は良好だと考えられる。
「2. GJ機能操作法を用いたGJネットワークの機能探索」に関しては、GJ機能操作法の確立のための第一歩として、GJネットワークを作るコネキシンサブタイプの特定およびGJ阻害法の確立を開始したところである。もう少し早い進行が望ましいが、おおむね良好だと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「1. GJネットワークの大脳皮質全体における全貌解明」に関しては、第６層のGJネットワークに関する論文の投稿を目指す。また、第2/3層の興奮性細胞が持つGJを持つか否か、持つ場合はどのようなネットワークになっているか、を調べる。
「2. GJ機能操作法を用いたGJネットワークの機能探索」に関しては、引き続き、コネキシン遺伝子のCRISPR-Cas9法によるノックアウトでGJネットワークの機能を阻害する手法の確立を目指す。胎生期に発現するコネキシン43のノックアウトでは、細胞移動が障害されることが期待されるため、CRISPR-Cas9法によるノックアウトを施した細胞と対照群とで細胞移動を比較する。細胞移動に障害が見られた場合は、細胞移動が終了した後に発現を開始して、胎生期の細胞移動は正常に進ませ生後１週のGJネットワークのみを選択的に機能阻害することを試みる。この方法で、GJネットワークの機能阻害がなされることを確認し、同機能阻害が神経回路や行動などに及ぼす影響を調べる。
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