2021 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on central command neurons and rat transgenesis
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20K21759
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
木場 智史 鳥取大学, 医学部, 准教授 (40565743)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 祐貴 鳥取大学, 医学部, 助教 (50771242)
中村 和臣 鳥取大学, 医学部附属病院, 特命助教 (90598137)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | FosTRAP / 遺伝子改変ラット / 運動 / セントラルコマンド / 交感神経活動 / 光遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「脳高位より生じる運動発現の意志 ＝ セントラルコマンド(CC) は，運動系と交感神経系とを活性する」とされるが，CCの実体は不明である．運動時に活性化する脳領域がCCの機能生成を担う可能性があるが，その領域にある神経細胞全てが運動時に興奮するわけではなく，運動時に興奮する神経がCCの真の根幹と考えられる．さて，遺伝子改変動物を用いたFosTRAP法と呼ばれる遺伝子工学的技術を活用すれば，運動興奮性神経のみの機能を調査できる．近年のCRISPR-Cas9を用いたゲノム編集の技術革新は，ラットでの遺伝子改変を簡便・確実とした．ラットでは，マウスでは実施不能でかつCC機能の評価に必要なin vivo生体信号を収集するための外科手術が容易であり，さらにその運動嗜好性から運動生理学研究に適する．本研究ではCCの根幹を追求すべく，遺伝子改変ラットを作成してラットでのFosTRAP法を開発し，運動興奮性神経の機能の解明を目指した．
本研究では，内因性Fosの翻訳開始点にタモキシフェン(TMX)誘導性のDNA組換え酵素Cre遺伝子を挿入したラットを作成し、目的遺伝子が挿入されたラットの選抜・繁殖に成功した．このラットとCre依存にレポータータンパク質を発現するラットとを交配させ，TMX作用中のCre発現細胞を蛍光標識する実験から，トレッドミル運動に伴って興奮する神経の存在を全脳的に調査するとともに、運動興奮性神経に対するFosTRAP法手順を最適化した．また，視床下部や延髄の局所にある運動興奮性神経に青光受容イオンチャネルChR2を発現させ，光遺伝学刺激した際の交感神経反応を調査した．なお，上記遺伝子改変ラットを作成する過程で作出したFosノックアウトラットの性状解析も併せて行った．成果の一部は学会大会での口演時に報告しており，誌上報告に向けたデータの詳細解析が現在進行中である．
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