嗅神経細胞の神経個性獲得の分子基盤

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24370087
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 竹内 春樹 東京大学, 大学院・理学系研究科, 特任助教 (70548859)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 神経回路 / 嗅覚 / 軸索投射 / 神経活動 / 神経科学

Research Abstract

マウス嗅覚系では、個々の嗅細胞は多数存在する嗅覚受容体(odorant receptor : OR)遺伝子からたった一種類のみを発現し、同一のORを発現する嗅細胞は、発生の過程で互いにその軸索を収斂させ嗅球の特定の箇所に投射する。この過程において、発現するORが軸索投射における神経個性を担い、神経活動を介して様々な軸索ガイダンス分子の発現を調節し軸索投射を制御することが明らかとなっている。本研究課題では、発現するORが神経活動を利用してどのように多種多様な軸索ガイダンス分子の発現制御を可能にしているのかを明らかにすることを試みている。上記の目的を達成するために、我々は(1)特定のORを発現する神経活動を記録する、(2)嗅細胞の神経活動を人為的に変化させることで軸索ガイダンス分子の発現及び軸索投射の変化を観察するという二つの実験を計画した。まず(1)に関して電気生理学的手法の立ち上げを行い、細胞外記録法によって嗅細胞の神経活動を数十分に渡って記録することができるようになった。現在は技術の習熟と顕微鏡の解像度の問題もあって偶然電極に接触したランダムな細胞の記録を行い、神経細胞ごとにどのような発火パターンの違いが存在するのかを検証している。(2)に関しては、嗅細胞にチャネルロドプシンと呼ばれる光受容体を発現する遺伝子改変動物の作製を行っている。DNAプラスミドの作製、マウスの受精卵にインジェクションを終え、現在得られた個体の解析を行っている。
すでに大多数の嗅細胞でチャネルロドプシンを発現するラインが得られているので、個体数が増え次第、光照射を行い遺伝子発現変化を検証する実験を行うて予定である。

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、特定の神経細胞の神経活動を記録する実験装置と、神経活動を制御する遺伝子改変動物の作製が主な目的となっている。現時点において、ランダムな神経細胞であれば神経活動を記録できるようになっている。また、遺伝子改変動物の作製に関してはほぼ終了しており、あとはマウスの個体数が増えるのを待つだけである。

Strategy for Future Research Activity

現時点でランダムに選んだ嗅神経細胞に関しては神経活動が記録できるようになってはいるが、細胞があまりにも小さいために、狙った細胞に記録電極を接触させることができるほどの解像度が得られていない。今後は、より大きな画像が得られるように顕微鏡の光学系に多少の改善を加える必要がある。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

遺伝子改変動物の個体数が十分増えてきた時点で、様々なパターンの光を神経細胞に照射して軸索誘導分子の発現レベルの変化を検証する。また、顕微鏡の光学系に改良を加え、狙った細胞から活動を記録できるようにする。