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2012 Fiscal Year Research-status Report

細胞内カルシウムを光で操作できるマウスの開発

Research Project

Project/Area Number 24650219
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

田中 謙二  慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (30329700)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松井 広  生理学研究所, 大脳皮質機能研究系, 助教 (20435530)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Keywords生理学 / バイオテクノロジー / 応用動物 / カルシウム / オプトジェネティクス
Research Abstract

細胞内カルシウム濃度を細胞種特異的に操作する方法が求められている。細胞種特異的に光感受性蛋白であるメラノプシン、もしくはチャネルロドプシンを発現させ、光で細胞内カルシウム濃度を操作するマウス実験系の構築を目指した。
tetO-メラノプシンノックインマウスのキメラマウスと野生型マウスを交配し、生殖系列に子孫が伝搬することが確認できた。次に、tetO-メラノプシンマウスとMlc1-tTAマウス(アストロサイト特異的にtTAを発現するマウス)、PLP-tTAマウス(オリゴデンドロサイト特異的)、Iba1-tTAマウス(ミクログリア特異的)をそれぞれ交配させ、ダブルトランスジェニックマウスを得た。それぞれのダブルトランスジェニックマウスの脳を採取し、メラノプシン遺伝子が発現しているかin situ hybridization法で確認したが、全く誘導が得られなかった。
一方で、神経細胞特異的tTAマウスとの交配においては、メラノプシン遺伝子がtTA特異的に発現し、光に応答して細胞が興奮したことから、誘導がかかりさえすれば光操作が可能であることが明らかになった。
カルシウム透過型チャネルロドプシンを発現するマウスを得るためのターゲッティングベクターを構築できた。そのターゲッティングベクターを用いて、組換えES細胞を選別する実験を行ったが、200クローン中、1つも組換えES細胞を得ることが出来なかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

tetO-メラノプシンノックインマウスが生殖系列に伝わることまでは達成できた。
しかし、実績のあるグリア細胞特異的tTAマウスと交配させたところ、メラノプシン遺伝子の発現誘導が得られなかった。tetOマウスをホモに、tTAマウスをホモにしてメラノプシン遺伝子の発現誘導が得られるか待たなければならない。
カルシウム透過型チャネルロドプシンを発現するマウスを得るためにターゲッティングベクターを作成できたが、1回目のES細胞スクリーニングでは1つも組換えES細胞を得ることが出来なかった。ターゲッティングベクターの構築について再考を迫られた。

Strategy for Future Research Activity

メラノプシン遺伝子の発現量を最も高く誘導できる組み合わせの交配を重ね、グリア細胞にメラノプシン遺伝子を発現させる。
ES細胞スクリーニングの失敗は、ターゲッティングベクターのhomology armの選択方法の失敗であった可能性が高いことから、homology armの長腕、短腕を逆転させたターゲッティングベクターを構築し、ES細胞スクリーニングを行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

メラノプシンマウスについては引き続き交配を重ね、ホモ同士のダブルトランスジェニックマウスを得る。遺伝子発現誘導を組織学的に確認する一方で、得られたマウス脳からスライスを調整して光応答実験を行う。
カルシウム透過型チャネルロドプシンマウスについては、ターゲッティングベクターを速やかに構築し、ES細胞スクリーニングに移行させる。

  • Research Products

    (19 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Olig2-lineage cells preferentially differentiate into oligodendrocytes but their processes degenerate at the chronic demyelinating stage of proteolipid protein-overexpressing mouse.2013

    • Author(s)
      Shimizu T
    • Journal Title

      J Neurosci Res.

      Volume: 91 Pages: 178-186

    • DOI

      10.1002/jnr.23153.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Increased astrocytic ATP release results in enhanced excitability of the hippocampus.2013

    • Author(s)
      Lee HU
    • Journal Title

      Glia.

      Volume: 61 Pages: 210-224

    • DOI

      10.1002/glia.22427.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of optogenetically activated striatal medium spiny neurons by npas4 expression.2012

    • Author(s)
      Bepari AK
    • Journal Title

      PLoS One.

      Volume: 7 Pages: e52783

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0052783.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Application of an optogenetic byway for perturbing neuronal activity via glial photostimulation.2012

    • Author(s)
      Sasaki T
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci U S A

      Volume: 109 Pages: 20720-20725

    • DOI

      10.1073/pnas.1213458109.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preinspiratory calcium rise in putative pre-Botzinger complex astrocytes.2012

    • Author(s)
      Okada Y
    • Journal Title

      J Physiol

      Volume: 590 Pages: 4933-4944

    • DOI

      10.1113/jphysiol.2012.231464.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Shared Synaptic Pathophysiology in Syndromic and Nonsyndromic Rodent Models of Autism.2012

    • Author(s)
      Baudouin SJ
    • Journal Title

      Science

      Volume: 338 Pages: 128-132

    • DOI

      10.1126/science.1224159.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The manipulation of neural and cellular activities by ectopic expression of melanopsin.2012

    • Author(s)
      Koizumi A
    • Journal Title

      Neurosci

      Volume: 75 Pages: 3-5

    • DOI

      10.1016/j.neures.2012.07.010.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Serotonin receptor expression along the dorsal-ventral axis of mouse hippocampus.2012

    • Author(s)
      Tanaka KF
    • Journal Title

      Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci

      Volume: 367 Pages: 2395-2401

    • DOI

      10.1098/rstb.2012.0038.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ectopic expression of melanopsin in orexin/hypocretin neurons enables control of wakefulness of mice in vivo by blue light.2012

    • Author(s)
      Tsunematsu T
    • Journal Title

      Neurosci

      Volume: 75 Pages: 23-28

    • DOI

      10.1016/j.neures.2012.07.005.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Expanding the Repertoire of Optogenetically Targeted Cells with an Enhanced Gene Expression System.2012

    • Author(s)
      Tanaka KF
    • Journal Title

      Cell Rep

      Volume: 2 Pages: 397-406

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2012.06.011.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gene induction in mature oligodendrocytes with a PLP-tTA mouse line.2012

    • Author(s)
      Inamura N
    • Journal Title

      Genesis

      Volume: 50 Pages: 424-428

    • DOI

      10.1002/dvg.20808.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mitral cells in the olfactory bulb are mainly excited through a multistep signaling path.2012

    • Author(s)
      Gire DH
    • Journal Title

      J Neurosci

      Volume: 32 Pages: 2964-3975

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.5580-11.2012.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Npas4 mRNA expression can trace photoactivation of striatal medium spiny neurons at the cellular level.2013

    • Author(s)
      竹林 浩秀
    • Organizer
      第118回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Place of Presentation
      香川
    • Year and Date
      20130328-20130330
  • [Presentation] 精神科領域に重要な投射神経の発火をコントロールするマウスの開発2013

    • Author(s)
      田中 謙二
    • Organizer
      第90回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      東京 江戸川区
    • Year and Date
      20130327-20130329
    • Invited
  • [Presentation] 光遺伝学を用いたチャネルロドプシン発現アストロサイトの活性化は神経活動を亢進させる2013

    • Author(s)
      吉田 慶多朗
    • Organizer
      第90回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      東京 江戸川区
    • Year and Date
      20130327-20130328
  • [Presentation] 光操作による細胞機能制御2012

    • Author(s)
      田中 謙二
    • Organizer
      光操作研究会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20120927-20120928
  • [Presentation] 発達期プルキンエ細胞体における登上線維シナプス排除機構2012

    • Author(s)
      宮崎 太輔
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] ChR2-induced astrocytic depolarization augments neuronal activities in vivo.2012

    • Author(s)
      高田 則雄
    • Organizer
      APRU-BMAP 2012/FIRST 2012シンポジウム「脳/心の進化と疾患(Diseases and Evolution of Brain and Mind)」
    • Place of Presentation
      東京 港区
    • Year and Date
      20120829-20120831
  • [Remarks] 生理学研究所 生きたままのマウスの脳細胞を光で操作する技術の開発

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/contents/release/entry/2012/07/post-219.html

URL: 

Published: 2014-07-24  

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