Evaluation of central visual deficits in GAD KO rats

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K09935
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56060:Ophthalmology-related
• Research Institution: Maebashi Institute of Technology
• Principal Investigator: Imamura Kazuyuki 前橋工科大学, 工学部, 学長 (30203326)
• 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 眼優位可塑性 / GABA / GAD65 / GAD67 / ラット / 遺伝子編集 / 最初期遺伝子 / 免疫組織化学

Outline of Final Research Achievements

The synthetic enzymes of inhibitory neurotransmitter GABA are GAD67 and GAD65. We studied the roles of these two subtypes in the regulation of ocular dominance plasticity (ODP) by use of knockout rats for each genes.
Two series of knockout rats were produced by use of TALEN or CRISPER/Cas 9 gene editing systems. To avoid the sampling biases, we used the c-Fos activity mapping method in which the number of immuno-positive neurons were evaluated in layer IV of the binocular zone of primary visual cortex, ipsilateral to the stimulated eye.
As already shown in the knockout mice, GAD65 knockout rats exhibited significant decrease in ODP. Previously, the involvement of GAD67 has been difficult to show, because the knockout of this gene is lethal in mice. We firstly demonstrated that the ODP is significantly suppressed in GAD67-knockout rats in different manner. The results suggested these two enzymes regulate ODP with different manner.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

感受性期内の片眼の使用不可にによって、その眼が大脳視覚野のニューロンから機能的に遮断され、正常に視体験した眼によって代替されてしまう(眼優位可塑性）。これまで、抑制性伝達物質GABAによる眼優位可塑性制御が、その合成酵素の遺伝子欠損マウスの研究によって示されてきた。GABAの合成酵素には、GAD65とGAD67という二つのサブタイプの存在が知られているが、GAD67遺伝子の実験的欠損はマウスにおいては出生致死であり、これまで検討することが不可能であった。本研究では遺伝子欠損ラットにおいてGAD67の機能を評価し、世界で初めてGAD67が眼優位可塑性に重要な働きをしていることを解明した。