2015 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 | 精神疾患 / 樹状突起スパイン / コンピューテーション / 統合失調症 / カルシウムイメージング |
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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）。そのために本年度は、統合失調症モデルである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検証や、DISC1ノックダウンマウスでとりわけで顕著に観察される現象である“巨大
スパイン”の解析を固定標本を用いて形態学的に行った。これらの基礎データより、巨大スパインの出現が観察される時期の同定を行った。また形態学的解析と合わせて機能的解析を行うために、Cre リコンビネースによるスパースラベリング法で極少量のニューロンに高感度の蛋白性Ca2+指示薬（GCaMP6）と神経形態マーカーである赤色蛍光色素tdTomato を前頭前野の錐体細胞に共発現させる実験系を確立した。GCaMPなどのカルシウム指示薬の毒性を抑えることと、DISC1遺伝子のノックダウンを時間的に制御するために、タモキシフェンによるInducibleの発現システムを採用し、実際に発現誘導がかかることを確認した。またこの実験系で作成された実験マウスより急性スライス標本を作製し、実際のカルシウムイメージングの実験条件の検討を開始した。
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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
タモキシフェンによるInducibleなDISC1ノックダウンおよびGCaMPの発現系が完成し、これらの動物から作成した急性脳スライス標本を用いた実験を開始出来たため、当初の予定通りに進行していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
（戦略 １）in vivo スパインイメージング：
平成 28年度：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、DISC1ノックダウンマウスでとりわけで顕著に観察される現象である“巨大
スパイン”の解析を前年度に引き続き行う。本年度は本格的に単一ニューロンのスパインを詳細に解析し、同時に神経発火頻度・発火パターンをin vivo Ca2+イメージングにより解析する。またシナプスへの神経入力と活動電位の発生の時間的関連を模索するために、前頭野より作成した急性脳スライス標本を作製し、シナプス入力はGCaMPfの蛍光輝度で、活動電位の発生はセルアタッチ法による電気生理学的に検出する。
（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 |
研究代表者の異動に伴い物品発注に若干の遅れが生じ、次年度に当初の予定通りの物品を購入する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
培地などの試薬やプラスチック消耗品
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