2023 Fiscal Year Research-status Report
Developmental neural circuit formation based on the competition between excitatory and inhibitory inputs in the cerebellum
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22K06784
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
宮崎 太輔 北海道大学, 保健科学研究院, 准教授 (90374230)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 美和子 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (10431305)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | プルキンエ細胞 / 平行線維 / 登上線維 / カルシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究の概要】 小脳皮質唯一の出力細胞であるプルキンエ細胞は苔状線維－平行線維系と登上線維による２種類の興奮性入力と、介在神経細胞による抑制性入力を受けている。小脳の神経回路形成・維持には興奮性入力間の競合が重要であることが明らかにされてきたが、興奮性入力と抑制性入力の競合がどのように関与しているかについては不明な点が多い。申請者はこれまでの予備実験の結果から、細胞内の局所カルシウム放出に関わる分子、Car8の分子欠損マウスにおいて、興奮・抑制入力競合の不均衡を示唆する解剖学的所見を得ている。本研究は小脳の神経回路発達形成過程と維持は興奮・抑制入力間でのシナプス競合によって成り立っているという仮説をたて、この実験的証明を行う。
【令和５年度の研究成果】 今年度はCar8分子欠損マウスに対してアデノ随伴ウィルス（AAV）を用いたCar8分子発現回復を行い、成体期興奮―抑制性入力の均衡維持への影響を詳細に調べた。その結果、Car8分子発現回復により、遠位樹状突起では興奮性シナプスの再形成がほぼ完全に認められ、近位樹状突起では棘突起結合型の変異抑制性シナプスの形成が有意に減少していた。次に興奮性および抑制性シナプスの形態や分子発現について調べたところ、Car8が平行線維シナプス接着因子のひとつであるcbln1とGluD2のシナプス間での結合を制御しており、抑制性シナプス後部の成熟化に関わっていることが示唆された。
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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
本研究課題では小脳回路発達維持における興奮・抑制性入力競合の形態学的解明と、それを制御する分子機構の同定を目的として、解析項目I.介在ニューロン消失モデルの形態学的解析、解析項目II.興奮・抑制性入力競合を制御する分子機構の同定、解析項目III.成体小脳における興奮・抑制性入力競合の同定の３つの解析項目を設定している。令和４年度ではいずれの解析項目においてもモデル動物の作成と、令和５年度ではプルキンエ細胞のカルシウム恒常性維持に関わるCar8に着目した解析が進んでいる。介在ニューロン消失モデルの作成では有益な所見が得られていないものの、項目IIおよびIIIの解析項目で重要な所見が得られており、表題の研究内容として概ね順調に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では小脳回路発達維持における興奮・抑制性入力競合の形態学的解明と、それを制御する分子機構の同定を目的として解析を行う。令和６年度では成体期でのCar8ノックダウンモデルの作成を通じて興奮―抑制均衡維持に関わる分子機構を明らかにする予定である。
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