2013 Fiscal Year Research-status Report
マウス一次視覚野に投射する視床神経細胞の多様性の解明
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25871060
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
森 琢磨 生理学研究所, 生体情報研究系, 特任助教 (70545798)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 越シナプストレース / 狂犬病ウイルス / 視覚 |
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| Research Abstract |
本研究は、新皮質2/3層および、4層の錐体細胞へ直接シナプス入力する視床神経細胞の多様性を検討しようとする目的である。研究実施計画では、まず１）子宮内エレクトロポレーション法によって新皮質2/3層および、4層の錐体細胞へ遺伝子を導入し、次に２）遺伝子改変狂犬病ウイルスを接種して視床神経細胞を可視化することを目的としていた。これらの実験を一次視覚野に適用することで、視覚視床核である外側膝状体における視床神経細胞の形態的多様性の解明を目指した。
子宮内エレクトロポレーション法を用いた新皮質2/3層錐体細胞への遺伝子導入は、導入効率も良く実施された。一方で4層錐体細胞への遺伝子導入はマウスの出生率が低く、さらに新生児にも水頭症様の形態異常が多く認められた。そのため、4層錐体細胞への効率的な遺伝子導入のために、現在最適条件を検討中である。また、遺伝子導入される脳領域は、体性感覚野を中心とする例が多く見られた。そこで、視覚野により効率的に遺伝子導入することを目的として、電極位置についてもあわせて検討している。
このような状況から、予備実験として、これまでに得られた脳標本を用いて体性感覚に関わる視床神経細胞の形態解析を実施した。まず、体性感覚に関わる視床核、VPMおよびPO における分布を解析した。その結果、2/3層錐体細胞はVPMとPOの両方からシナプス入力を受けていることがあらかになった。そしてそれぞれの視床核における神経細胞は狭い空間に分布していることが明らかになった。これは、バレロイド構造とバレル構造の対応というこれまでの知見を支持していた。現在、これら視床神経細胞の形態解を共焦点顕微鏡を用いて解析している。
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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
本研究の目的は、視床神経細胞の形態的多様性の解明であった。当初、視覚野を解析対象として、実験を遂行する予定であったが、実験手法の特性から視覚野への遺伝子導入が効率よく実施されなかった。そこで２年目に、神経細胞の形態解析を効率よく実施するために、得られた体性感覚系回路に注目して実験を実施した。
子宮内エレクトロポレーション法を用いた遺伝子導入、遺伝子改変狂犬病ウイルスの開発および接種、そして視床神経細胞の形態的特徴を解析した。特に、導入された遺伝子が安定的に成体動物にも発現していること、そしてその発現遺伝子を用いて越シナプストレースが実施できることを確認できたことは、今後の実験の遂行をスムーズにすると考えている。
また、共焦点顕微鏡による観察および画像解析も体性感覚系視床核VPMを対象として実施している。これまでのイメージング条件の検討は、今後の解析に有益である。これらのことから、本研究の目的はおおむね順調に進展していると考えている。ただし、当初目的とした視覚系における解析が軌道に乗っていないことが、解決すべき課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は視覚野に遺伝子導入することで、研究の目的を達成する。そのために解決・改良すべき２点についてその対策を述べる。
まず、子宮内エレクトロポレーション法により視覚野に遺伝子導入されにくいという欠点を克服するために、遺伝子導入時に電極の陽極の位置の検討を行う。視覚野の2/3層錐体細胞を生み出すプロジェニターが分裂する詳細な位置はまだ不明であるが、尾側に存在することはほぼ間違いない。そこで、電極陽極を前後軸にそって傾けることで効率よく視覚野に遺伝子を導入しようと考えている。
次に、より早い胎生期の動物に子宮内エレクトロポレーション法を実施した際の生存率が低いことに対しては、付加電圧の変更を試みる。付加電圧および導入された電流値と出生マウスの生存率を比較することで、より効率的な子宮内エレクトロポレーション法を実施する。
これら２点を改善することで、本研究の目的を達成していく予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
より精度の高い実験結果を得るために必要な実験試料の購入をおこなう。
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