2021 Fiscal Year Annual Research Report
線条体中型有棘ニューロンにおけるドーパミン伝達の時空間的統合過程の理解
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20H03349
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
内ヶ島 基政 新潟大学, 脳研究所, 准教授 (10614662)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ドーパミン / グルタミン酸 / 線条体 / 中型有棘ニューロン / スパイン / ゲノム編集 / 遺伝子組み換え |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物やヒトは、どのような感覚情報や行動が報酬に結びつくのかを学習する（報酬学習）。線条体ニューロンは、感覚・運動情報をコードした大脳皮質からのグルタミン酸入力と、報酬情報をコードした中脳からのドーパミン (DA) 入力を受けるため、両者のシグナル統合が報酬学習の細胞基盤と想定されている。しかし、両者が時空間的にどのように統合されるのかは不明である。本研究は、新規分子標識技術を用いて、線条体中型有棘ニューロンにおけるドーパミンとグルタミン酸のシグナル統合過程を形態学的技術を用いて明らかにすることを目的とする。この目的を達成するため、ゲノム編集を介して分子標識を行うと同時に、遺伝子組み換え酵素遺伝子をノックインすることで、アクティブゾーンが標識されたニューロン選択的に遺伝子発現を操作する新規技術の確立を試みてきた。しかし、ゲノム編集に用いるドナーテンプレート上の遺伝子組み換え酵素遺伝子がリーク発現を起こすため、ゲノム編集に依存しない非特異的な遺伝子組み換えが問題となっていた。本年度は海馬器官培養スライス標本を用いることで効率的な条件検討を進めた結果、ドナーテンプレートを工夫することにより、リーク発現を抑えることに成功した。現在は、この方法を中脳ドーパミンニューロンに応用し、ドーパミン放出部位がラベルされたドーパミンニューロンのみを標識、操作可能にしたマウスの作出を目指している。一方で、本年度は蛍光寿命イメージングのための顕微鏡のセットアップが完了し、グルタミン酸アンケイジングによって誘導されたスパイン構造可塑性に伴うCaMKIIa活性プローブの蛍光寿命の計測に成功した。
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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
ドナーテンプレートからの遺伝子組み替え酵素のリーク発現により、研究の進捗にやや遅れが見られたものの、現時点で解決の目処が立っているのに加え、もう一方の柱である蛍光寿命イメージングの立ち上げは順調に進んでいることから、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ドーパミン放出部位がラベルされたドーパミンニューロンのみを標識、操作可能にしたマウスの作出に取り組む。このマウスから得た脳スライスを用いた2光子イメージングにより、単一ドーパミン軸索がもたらすドーパミンシグナルの時空間的広がりとグルタミン酸シグナルとの統合過程を明らかにする。
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