2014 Fiscal Year Annual Research Report
シナプスイメージングに基づいた統合失調症モデルのニューロコンピュテーション
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26293260
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
林 朗子(高木朗子) 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60415271)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 昌司 上智大学, 理工学部, 教授 (30188304)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | DISC1 / 樹状突起スパイン / 統合失調症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シナプスは統合失調症の病態に関与すると考えられ、各種モデル動物においてもシナプス異常が再現されている。しかし、シナプス異常と個体レベルの行動とが如何に関連するかは実際のところ未解明であり、おそらく実験的に両者の直接的因果関係をメカニズムまで踏み込むことは困難と考えられる。そこで本申請では、モデルマウスのウエットデータから特徴的な要素を抽出してモデル化する（シミュレーション）。本年度は、そのための実測データを得るための実験系の最適化を行った。
SZ モデルであるDISC1ノックダウンモデルマウスのスパインの体積分布や密度などをカルシウムイメージングとともに明瞭に可視化するために、従来型のConventinalなノックダウンではなく、ノックダウン（DISC1 shRNA)を神経形態マーカー、GCaMP6fと共にInducibleに前頭野に発現させるスパースラベリングイメージングが可能な実験系の構築をおこなった。検出系に関しては、カルシウムイメージングに特化した（レーザー、レゾナントスキャナー、高感度の検出器、対物レンズ）顕微鏡の選定・詳細なセットアップとともに、2光子励起観察用の観察窓の最適化を行った。
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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
スパースラベリングに必要なDNAコンストラクトの作製、AAVウイルスとしての作製・精製、マウス脳内への遺伝子導入までの一連の作業が安定して可能になった。マウスの前頭野のIn vivoイメージングは比較的難易度の高い脳領域と考えられていたが、観察窓の設置手術を試行錯誤することで安定して遂行できるようになった。顕微鏡周りのセットアップも近日中（H27年、前半）には完了する予定で計画は進行しており、当初の予定通り順調に進行していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記のInducible knockdown系（Cre、DISC1 shRNA, GCaMP6f, mRuby2）のスパースラベリングの最適化を完了させる。具体的には、上記4種類のコンストラクトの発現比率が重要と考えられるので、コンストラクト比率、またタモキシフェンの濃度の最適化をさす。実験系が完成したのちには、病態進行に伴うスパイン形態の観察（スパインサイズ、密度）とともに、シナプスレベルおよびその細胞体レベルのカルシウムイメージングを行い、疾患モデルにおけるスパイン異常がどのように神経発火パターンに影響を与えるかを解析する。また各種タスク遂行中のカルシウムイメージングを行うためのセットアップをイメージング検出系および行動実験系の両面での最適実験環境を確立する。マウスの思春期に相当する生後30日から、成体期にあたる60日までの樹状突起スパインの体積や密度分布とともに、細胞体でのカルシウムイメージングを行う。
（戦略 2）上記実験データに基づいたシナプス体積分布と密度と、細胞体において計測された発火頻度とのどのような関連があるのかをモデリングする。モデリングは上智大学の田中昌司が担当する。年に数回のDiscussionを通じて、モデルと実測結果の整合性や展開などを議論する。
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| Causes of Carryover |
残額1125円であり、誤差範囲である。次年度で消化できる範囲である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の予定に充填。
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