2021 Fiscal Year Research-status Report
CNP3及びOSTNの臨界期制御における役割の解明
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21K12616
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
中森 智啓 北里大学, 一般教育部, 助教 (50725348)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 刷込み行動 / 臨界期の制御 / 神経可塑性 / 学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、成立可能な時期（臨界期）が限定されている鳥類の刷込み行動を学習モデルとして用い、ナトリウム利尿ペプチドのCNP3及びオステオクリン（OSTN）の臨界期制御における役割を調べ、幼若期における神経可塑性の新たな神経基盤の発見を目指している。本年度は特にOSTNの幼若期の神経可塑性における役割に注目し、研究を行った。
ニワトリの終脳において、OSTNは臨界期中の孵化後１日目よりも臨界期終了以降の孵化後７日目の方が高い発現を示すことが分かっている。また、刷込みが成立した後にOSTNの発現が高まることも分かっている。そのため、OSTNは刷込みの臨界期を終了させる働きや、刷込み記憶の維持に関与することが考えられた。刷込み学習の前に終脳にOSTNを注入した結果、刷込み成立を阻害する働きがあることが分かった。また、刷込み学習を行った個体にOSTNを注入した場合、刷込み記憶の保持期間が延びることも分かった。
次に、神経細胞の働きや性質におけるOSTNの働きを調べた。ニワトリ胚の脳スライス培養を用いた実験から、OSTNには神経突起の伸長を抑制する働きがあることが分かった。また、RNAiを用いてOSTNの受容体であるNPR3の発現を抑制した場合、OSTNによる神経突起の抑制は起こらなかった。さらに、刷込み学習を行った個体の中で、刷込み記憶を長期間維持できる個体とできない個体がいたため、両者の終脳における神経突起の形状を比較した。その結果、刷込み記憶を長期間保持可能な個体は、記憶を保持できない個体よりも、神経突起の本数が少ないことが分かった。
以上の結果から、OSTNは終脳の神経突起の伸長を抑制することで神経の可塑性を低下させ、刷込み記憶の保持に関与していることが考えられた。
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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
本研究の具体的な目的は、CNP3及びOSTNが刷込み行動の臨界期の開始・終了時期を制御機構を遺伝子工学的や薬理学的な手法を用い調べ、CNP3及びOSTNが関与する臨界期の開始・終了のメカニズムを明らかにすることである。特に、刷込み成立で起こる終脳内の神経細胞の活性化や神経経路の精緻化へのCNP3の関与、グルタミン酸受容体のNR2B/NR1のシナプス膜移行の制御機構におけるCNP3の役割、およびOSTNによる神経突起の伸長における作用や、その分子カスケードに関して新規の知見を得ることを目的としている。
本年度は、刷込み行動の成立および刷込み記憶の維持や、終脳の神経細胞の突起伸長におけるOSTNの役割に関して解析を行い、OSTNの幼若期の神経可塑性における重要な働きについて調べた。そのため、おおむね当初の計画通りに遂行していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の今後の方策は、OSTNが関わる神経細胞の形態的変化の分子カスケードを解析することの他、CNP3が臨界期の開始を制御しているのかを検証し、CNP3が臨界期の開始や継続・延長を起こすメカニズムを調べる事である。
OSTNの受容体であるNPR3の賦活化により誘起される分子カスケードについては知見が少ない。そのため、OSTNの細胞への投与によって誘導される遺伝子発現について、RNA-seqを用いて網羅的に解析を行った。その解析結果に基づき、OSTNにより発現誘導される遺伝子の中で、神経細胞の樹状突起の伸長に関わる遺伝子の発現の詳細を調べる。また、NPR3は異なる細胞内ドメインを持つ複数のサブタイプが存在するため、どの細胞内ドメインが神経突起の伸長阻害に重要であるかを、サブタイプ特異的なRNAiによって調べ、理解が進んでいないOSTNの受容体の働きを明らかにする。
また、CNP3の脳内急性投与は、刷込みの成立を促進することが分かっている。臨界期中である孵化後1日齢（P1）のニワトリ雛を用い、in vivo electroporation法によりRNAiを用いたCNP3及び受容体の発現阻害を行い、刷込み行動の成立の阻害が起こるかを調べる。RNAiの効率は培養細胞系で検討する。また、臨界期終了以降であるP7個体の脳へCNP3を注入した際や、受容体の過剰発現個体では、臨界期の延長が起こるのかを解析する。さらに、CNP3が神経細胞の活動性へ与える影響を解析し、CNP3が関わる神経細胞の活動変化の分子メカニズムを解析する。
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| Causes of Carryover |
次年度に予定しているRNA-seqの外部委託に費用が必要になる。また、当該年度予定されていたヨーロッパでの学会発表が、新型コロナウイルス蔓延の影響で次年度以降に延期されたため、その費用も含め次年度使用額が生じた。
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Research Products
(3 results)
