Sik3変異マウスにおける睡眠量の恒常性制御を担う神経細胞集団の探索

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20J12137
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 岩崎 加奈子 筑波大学, 人間総合科学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2022-03-31
• Keywords: 睡眠 / 責任領域 / 神経細胞サブタイプ / 神経回路 / 遺伝子改変マウス / AAV

Outline of Annual Research Achievements

SIK3は、睡眠負債を制御する細胞内の分子機構を構成している。SIK3の機能獲得型Sleepy変異(SLP)を全身性に発現したマウスでは、睡眠量と、睡眠要求の指標であるノンレム睡眠時の脳波デルタパワーが増加する。しかし、SLPが睡眠量とノンレム睡眠時のデルタパワーを増加させる責任脳領域は明らかになっていない。そこで本研究では、AAVを用いて脳局所でSLPを発現させ、睡眠覚醒行動を観察することで、SLPの責任脳領域を神経核レベルで解明することを目指してきた。採用初年度に、脳局所でのSLPの発現が睡眠量の増加に十分であることを明らかにし、その領域をSLPが睡眠増加を引き起こす候補脳領域とした。そこで、次年度には、候補脳領域をターゲットに研究を進めた。①SLPが睡眠量を増加させる脳領域を、神経核レベルまで絞り込みを行った。候補脳領域に含まれるひとつの神経核で、SLPの発現により睡眠量が増加することが明らかになった。②SLPが睡眠増加を引き起こす神経回路を明らかにするための実験を行った。①で同定した神経核の投射先のうち、2つの投射先について解析を終えた。③候補脳領域におけるSLPの発現が睡眠増加に必要であるか検討した。SLPの全身性発現により睡眠量が増加したマウスで、候補脳領域のSLPの発現を抑制すると、睡眠が減少傾向にあることが示された。以上の結果は、睡眠負債を制御する細胞内の分子機構が、特定の神経細胞集団を介して睡眠量を制御しうることを示す重要な知見である。睡眠負債が睡眠量の増加を引き起こすメカニズムが明らかになれば、睡眠障害の理解や治療の進歩に貢献できる可能性がある。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Protocol for sleep analysis in the brain of genetically modified adult mice (2021)
  • Author(s): Iwasaki Kanako、Hotta-Hirashima Noriko、Funato Hiromasa、Yanagisawa Masashi
  • Journal Title: STAR Protocols Volume: 2 Pages: 100982～100982
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2021.100982
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Where does Sleepy mutation of SIK3 cause sleep phenotypes? (2022)
  • Author(s): Kanako Iwasaki, Tomoyuki Fujiyama, Shinya Nakata, Minjeong Park, Chika Miyoshi, Noriko Hotta-Hirashima, Aya Ikkyu, Miyo Kakizaki, Yukiko Ishikawa, Fumihiro Sugiyama, Seiya Mizuno, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Satoru Takahashi, Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa
  • Organizer: JST-CREST “Opt Bio” / WPI-IIIS Joint Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neuroanatomical analysis of how the gain-of-function mutation in Sik3 increases sleep (2022)
  • Author(s): Kanako Iwasaki, Tomoyuki Fujiyama, Shinya Nakata, Minjeong Park, Chika Miyoshi, Noriko Hotta-Hirashima, Aya Ikkyu, Miyo Kakizaki, Yukiko Ishikawa, Fumihiro Sugiyama, Seiya Mizuno, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Satoru Takahashi, Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa
  • Organizer: 第45回日本神経科学大会
• [Presentation] Where does Sleepy mutation of SIK3 increase non-REM sleep? (2021)
  • Author(s): Kanako Iwasaki, Tomoyuki Fujiyama, Shinya Nakata, Minjeong Park, Chika Miyoshi, Noriko Hotta-Hirashima, Aya Ikkyu, Miyo Kakizaki, Yukiko Ishikawa, Fumihiro Sugiyama, Seiya Mizuno, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Satoru Takahashi, Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa
  • Organizer: SfN Neuroscience 2021
  • Int'l Joint Research