2021 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of central visual deficits in GAD KO rats
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19K09935
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| Research Institution | Maebashi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
今村 一之 前橋工科大学, 工学部, 学長 (30203326)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柿崎 利和 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (50375531)
柳川 右千夫 群馬大学, 大学院医学系研究科, 客員教授 (90202366)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 眼優位可塑性 / GABA / 合成酵素 / 最初期遺伝子 / 免疫組織化学 / 電気生理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
抑制性神経伝達物資GABAの合成酵素としてそれぞれ、gad1, gad2遺伝子でコードされるGAD67, GAD65が知られている。 本研究では、それぞれの遺伝子を遺伝子編集技術を用いて欠損させたラットを用いて眼優位可塑性におけるそれぞれの酵素分子の役割について調べた。
眼優位可塑性(ODP)は、生後発達初期の臨界期と呼ばれる時期に片眼球の神経活動を実験的に阻害することによって、大脳皮質第一次視覚野の元来両眼からの入力を受ける神経細胞が、視覚剥奪を受けた眼球からの入力を失ってしまい、正常視体験をした方の眼球の支配が強化される現象である。これまでの研究から視覚野神経活動がこの可塑性の変化の方向性を確定する重要な因子であることが知られている。このような概念は、主に薬理学的手法により研究されてきたが、遺伝子ノックアウトマウスが開発されてからは、これらを利用したODP研究が展開されてきた。GAD65欠損マウスにおけるODPの阻害が証明されてきたが、GAD67遺伝子欠損マウスは、出生致死で生後発達初期の可塑性に関する研究は不可能であった。TALEN法やCrisper Cas9法による遺伝子編集技術を用いて遺伝子欠損ラットが利用できるようになり、GAD67欠損ラットは生後一定期間生存可能であることが示された。
我々は、単眼の視覚刺激によって大脳視覚野第４層に誘導される最初期遺伝子c-fosの発現をそのタンパク質産物を免疫染色する手法を用いて評価する事でODPを評価できることを示してきた。この方法を用いて眼優位可塑性を評価した結果、GAD67欠損ラットにおいて有意な可塑性低下が生じていることを明らかにした。また、本年度は５ヶ月間にわたる長期の単眼遮蔽によって、これらの阻害効果がなくなることも明らかにした。本研究は、GAD67の眼優位可塑性への関与を世界で初めて明らかにした研究となった。
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