2021 Fiscal Year Annual Research Report
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20H03354
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中嶋 藍 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (60706331)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 情動・行動 / 遺伝子発現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発生期に起こる神経回路の形成異常は、後の様々な神経疾患につながり、生涯を通して脳機能を大きく低下させる要因となっている。その発症要因としては、ゲノムワイドな解析により遺伝的な要因と活動依存的な環境要因の両方が挙げられているが、具体的な原理を理解するには至っていない。これに対し、我々はこれまでに嗅覚系をモデルとして『神経活動が遺伝子発現制御を通じて正常な回路形成を達成している』という神経活動と遺伝子発現をリンクさせる新規機構を明らかにしてきた。
匂い情報は、嗅球における二次神経細胞（僧帽細胞および房飾細胞）を介して高次嗅覚野に伝達され、情動・行動に関わること、さらには様々な神経疾患において嗅覚異常が見られることが報告されている。しかし、嗅覚情報を処理する脳領域において神経活動が遺伝子制御と回路形成に与える影響についてはあまり知られていない。
今回我々は鼻腔閉塞による匂い入力依存的な神経活動を低下させたうえで嗅覚情報処理を行う嗅球および梨状皮質の興奮性神経細胞特異的に発現変動遺伝子の同定・解析を実施した。匂い入力に依存して発現が変動した遺伝子セットについて生物情報学的な解析を行い、どのような機能やパスウェイが特に変動しているかを検証したところ、発現変動遺伝子にはシナプス形成やシナプス伝達に関与するものが有意に高い割合で含まれていることが明らかとなった。これらの結果は、嗅覚情報を処理する高次脳領域においても神経活動が遺伝子発現を介して適切なネットワーク形成に寄与しうることを示唆している。
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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
これまで、末梢嗅覚組織における情報処理メカニズムに関しては精力的に研究が進められ
てきたものの、嗅球・梨状皮質をはじめとする嗅覚中枢領域についての具体的な分子的基盤は殆ど知られていない。2022年度は、単一細胞の遺伝子発現プロファイルを一度に数千個調べることが可能な大規模単一細胞RNA-Seqを実施することで、嗅球・梨状皮質に存在する細胞のサブタイプを遺伝子発現の観点から分類を行うことが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度からは、RNA-seqにより得られた細胞のサブタイプについて、発生・発達のどのタイミングで生み出されるかを検証するとともに、匂い入力依存的に集団が変化するかを検証することを通じて覚情報処理を担う脳領域について入力依存的な回路構築のメカニズムを解明することを目指す。
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