大脳皮質味覚野における空間的な恒常性維持機構の探求と味覚障害の病態解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09761
• Research Institution: Dokkyo Medical University
• Principal Investigator: 田中 康広 獨協医科大学, 医学部, 教授 (40266648)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 穐吉 亮平 獨協医科大学, 医学部, 講師 (80572859)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 味覚中枢 / 神経回路

Outline of Annual Research Achievements

2020年度の研究実績により、われわれはマウス大脳皮質味覚野において領域イメージングで観察するための緑色カルシウム感受性タンパク質を発現させることに成功した。また、臨床的に応用可能な亜鉛欠乏性味覚障害マウスの作製に成功した。2021年度の研究実績においては、①マウス大脳皮質味覚野の急性イメージングの実験系構築、②長期で観察可能な頭蓋窓作製による長期観察実験系の構築、③味覚障害モデルマウスにおける舌表面のマクロ・ミクロ観察を行った。
①マウス大脳皮質味覚野の急性イメージング実験では、昨年度構築した蛍光タンパク質を発現させたマウスにおいて領域イメージング法により大脳皮質味覚野の第1層から第2/3層、第5層の錐体細胞を麻酔下において単一細胞レベルで観察することに成功した。このことで神経集団としての活動様式の解析が可能となる。
②大脳皮質味覚野を長期で繰り返し観察するための観察窓の作製において、マウス味覚野は頭蓋側頭部領域に存在するため、眼窩と頬骨弓の物理的な骨構造により長期的な観察窓を作製することが極めて困難であった。そこで、プリズムを用いて味覚野を経時的に観察し、マウスを伏臥位で観察できる実験系を構築中である。同実験系の構築により味覚刺激による誘発反応はより生理的になると考えられる。
③味覚障害マウスの舌尖表面を実体顕微鏡あるいは小動物用内視鏡で観察した。有郭乳頭の形態および走行する血管の走行異常を確認した。また、レーザー顕微鏡を用いて生体下で舌表面を観察する系を構築することに成功し、さらに実際の観察では自家蛍光による舌乳頭の形態をミクロで観察することに成功した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

皮質領域を露出させた急性の中枢神経イメージングおよび舌表面観察のための末梢受容器イメージングを行う実験系を構築できた。また、プリズムを使用した味覚野領域の長期イメージングに必要な実験手法データも蓄積中であり十分な目途がたった。さらに、大脳皮質味覚野の神経細胞に安定してウイルスベクターを用いて蛍光タンパク質を発現させる技術はほぼ問題なく遂行できている。

Strategy for Future Research Activity

大脳皮質味覚野の神経細胞において、その活動を生体下で観察することは今年度までの研究実績で可能になったといえる。同部位について長期での繰り返しイメージングを行うことが今後の主な実験系構築の課題である。この実験系の構築により、後天性味覚障害の病前病後および薬剤（亜鉛製剤）投与による治療前後の大脳皮質味覚野神経細胞の活動様式を単一細胞レベルで解明することができる。また、治療後に味覚の表現型が変化した際には、味覚中枢の活動様式、表現型、末梢受容器の形態および蛋白質の発現程度を各階層で解析することが可能になるため、適切な医療介入や治療アプローチの基礎となるデータの蓄積を検討していく。

Causes of Carryover

コロナ禍による世界的な半導体不足により半導体を含む器材の入荷状況の遅延・不安定であったため、物品の納入が次年度に延期となり、そのための費用に充てる。