2021 Fiscal Year Annual Research Report

シナプスの選択的強化・除去に伴うシナプス前部の機能的・分子的発達過程の解明

Research Project

Project/Area Number	21H02583
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Tokyo Women's Medical University
Principal Investigator	緑川光春東京女子医科大学, 医学部, 講師 (60632643)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords	シナプス / 開口放出 / 電気生理学 / イメージング
Outline of Annual Research Achievements	生後発達期における中枢神経回路の形成過程において、最初期に過剰に形成されたシナプスのうち必要なものが生き残り強化され、不要なものが除去されていく現象についての分子的・形態的基盤の検証を目指して研究を進めた。神経回路の形成期には神経細胞はその投射先に軸索を伸長し、標的となる神経細胞に対してシナプスを形成する。発達初期にはシナプス形成が過剰に行われ、脳全体ではこの時期に形成されたシナプスのおよそ40‐50%が発達過程で活動経験依存的に除去されて成熟した神経回路が形成されることが知られている。本研究では「強化・除去されるシナプス前部の分子・機能・投射パターンはどのように異なり、それらが発達・経験依存的にどのように変化して成熟した神経回路になるのか」を学術的「問い」として設定し、その解明を目指している。軸索及びシナプス前部の形態がどのように変化していくのか、また、シナプス前部においてどのような分子的変化が生じているのかについて電気生理学、抗体染色、形態解析によって解析を進めた。形態解析については、シナプス前部から直接トレーサーを注入することによって、一本の軸索がどのような空間パターンで投射されているのかの詳細な解析が進んだ。分子機構については電気生理学、抗体染色によってシナプス刈込に伴ってシナプス機能に顕著な影響を与えることが予想される分子の機能と空間配置についてナノスケールでの解析を進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 発達・経験依存的なシナプス前機構の機能変化についての機能解析は順調に進展し、その成果の一部は論文として発表済である。また、分子基盤の解析についても抗体染色から共同研究により超解像イメージングによるナノ微細構造の解析へと発展しつつあり、当初の計画よりも精緻な解析を実現しつつある。コンディショナルノックアウトマウスについても共同研究によって供与を受ける機会を賜り、順調に繁殖が進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	これまでの研究によって明らかにしてきた発達・経験依存的なシナプス前機構の機能変化の分子的基盤の解明をイメージングを中心としてさらに推進する。また、軸索の投射パターンの変化についても形態学的手法による解析を進める。並行してコンディショナルノックアウトマウスの機能解析も進め、異なる経路におけるシナプス前機構の発達過程がどのように制御されているのかの理解を進める。