2015 Fiscal Year Annual Research Report
Neurexinの結合特異性を操作したマウスを用いた自閉症の分子経路の解明
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25282242
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
田渕 克彦 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (20546767)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 自閉症 / シナプス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに解析を行った、Neurexin-3の第４選択的スプライスエクソン特異的ノックアウト(ss4-)及びノックインマウス(ss4+)マウスに加えて、平成27年度はNeurexin-3全体をノックアウトしたマウスを用いてシナプス機能の解析を行った。Neurexin-3遺伝子全体をノックアウトしたマウス(KO）は殆どのものが生後すぐに致死となるため、作成時に挿入したloxPを利用して、Neurexin-3のfloxマウスの海馬から神経培養を作成し、レンチウィルスによりCre組み換え酵素を導入してNeurexin-3のノックアウトニューロンを作成し、パッチクランプ法を用いた電気生理学的解析を行った。Neurexin-3 KOニューロンの微小電流を解析したところ、微小電流の頻度は野生型と比較して変化がなかったが、興奮性微小電流（mEPSC）の振幅がKOにおいて低下が見られた。電気刺激による応答を解析したところ、KOニューロンではAMPA受容体性応答の低下が見られたが、NMDA受容体性応答やGABA受容体性応答に変化は見られなかった。KOニューロンに第４選択的スプライスエクソンを含むNeurexin-3（ss4+)と含まないNeurexin-3（ss4-）をレンチウィルスにより導入したところ、Neurexin-3 ss4-のみでAMPA受容体性応答の低下がレスキューされた。細胞内領域を除去したNeurexin-3 ss4-でもAMPA受容体性応答がレスキューされたことから、シナプス前終末に局在するNeurexin-3が、シナプス後部に局在するリガンドとの結合を介してAMPA受容体機能を制御し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
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
申請時に計画していたNeurexin-3 ss4のノックイン／ノックアウトマウスを用いた研究の殆どが完了したが、研究の価値をより高めるために、当初の計画に組み込んでいなかったNeurexin-3遺伝子そのものをノックアウトしたマウスを用いた解析も加えて行い、またレスキュー実験によりNeurexin-3 ss4のノックイン／ノックアウトマウスで見出していた知見を補強する成果を得ることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的であるNeurexinの結合特異性を操作したマウスを用いた自閉症の分子経路の解明において、これらをより深く研究するためには、Neurexinと複合体を形成する複数の分子について、変異を導入したノックインマウスの解析を行うことが望ましい。これらノックインマウスを個別に作成するのは時間がかかるため、CRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集により、迅速にニューロン特異的ノックインを作成する技術の確立を目指す予定である。
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| Causes of Carryover |
当初計画で見込んだよりも安価に研究が進んだため、次年度使用額が生じた。そして、研究の過程で、マウスの脳内の単一ニューロンでゲノム編集を行い変異を導入する技術の開発に成功した。この技術を用いてNeurexinの結合分子であるNeuroliginについて、自閉症変異を導入してシナプス機能を解析することは、本研究をより価値の高いものにすると考え、この技術を用いた研究を追加することにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
マウス飼育費、遺伝子工学関連消耗品、電気生理実験に関する消耗品、形態解析に関する消耗品に使用する。
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[Journal Article] β-Neurexins Control Neural Circuits by Regulating Synaptic Endocannabinoid Signaling.2015
Author(s)
Anderson GR, Aoto J, Tabuchi K, Foldy C, Covy J, Yee AX, Wu D, Lee SJ, Chen L, Malenka RC, Sudhof TC.
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Journal Title
Cell
Volume: 162(3)
Pages: 593-606
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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