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2015 Fiscal Year Research-status Report

記憶と社会的行動に果たす海馬CA2領域の機能解明

Research Project

Project/Area Number 26350979
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

阿部 学  新潟大学, 脳研究所, 准教授 (10334674)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords海馬 / 記憶 / 遺伝子改変マウス
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、海馬CA2領域を介した神経回路の担う記憶学習や社会的行動に果たす役割を解明することであり、シナプス伝達、可塑性を担う分子を標的としたCA 2 選択的遺伝子改変マウスの作製と解析を進めている。そのため、(1) Cre 活性およびテトラサイクリン投与依存的に、CA2 領域のシナプス伝達を阻害する破傷風毒素軽鎖(TeNT)を発現するマウスを作製し、電気生理学的解析、行動学的解析を行うこと、(2)CA2で重要な機能を果たしていると予想される分子を標的としてCre/loxP 組換え系を用いたCA2 選択的コンディショナルノックアウト(KO) マウスを作製、または(3) Cre 活性依存的またはテトラサイクリン依存的にCRISPR/Casシステムを用いてCA2 選択的にKOして(1)と同様に解析することを計画した。
(1)については、Rgs14-floxed STOP-tTAノックインマウスを作製し使用することでTeNT発現マウスを樹立し、このマウスにおいて長期間のTeNTの発現が異常行動、特に攻撃性の亢進という極めて興味深い表現型を示すことが見出されたが、免疫組織化学的解析及び他のレポーターマウス等を用いて検証した結果、CA2での発現が確認されなかった。(2)について、S100b-、Abat-iCreノックインマウスについても同様に、CA2選択的なCre活性が認められなかった。(3)について、数種の標的遺伝子を対象とした変異導入条件を検証し、少なくともES細胞においてはゲノムDNAへの変異導入が可能であることを確認できた。しかし新規のCas9発現マウス樹立が必要であると考えられたため現在作製中であり、樹立されしだいCA2選択的KOマウス作製を進める。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

(1)Rgs14-tTA-TeNT発現マウスでは、ドキシサイクリン非投与による恒常的なTeNT発現が新生仔の致死を引き起こすが、ドキシサイクリン投与による致死性の回避が可能となったことで繁殖効率が高まり詳細な解析を行うことができた。しかしレポーターマウスを用いtTA活性を検証した結果、予想外なことにCA2領域に明確な活性が認められなかった。現在はAmigo2-floxed STOP-tTAノックインマウス作製に着手している。
(2)S100b-、Abat-iCreノックインマウスを用いてCA2選択的コンディショナルKOマウス樹立を試みた。問題となっていた繁殖効率については改善されたが、レポーターマウスによりCre活性を検証したところ、両系統ともCA2錐体細胞での活性は確認されなかった。現在は特異性がやや低いもののCA2錐体細胞で活性が確認されているCacng5-、Rgs14-iCreマウスを用いて交配を継続しつつ、別の遺伝子(Pcp4等)を対象として新規iCreマウス作製を計画中である。
(3)Cre活性依存的またはテトラサイクリン依存的Cas9発現マウスを入手していたが、オフターゲット効果を回避するための改良型Cas9(SpCas9-HF1)が開発されたことにより、これを利用した新規Cas9発現マウスが必須であると考えられたため、その作製に着手した。

Strategy for Future Research Activity

(1)CA2選択的テトラサイクリン誘導型TeNT発現マウス作製を継続する。主要な解析となる社会性行動評価を含む網羅的行動テストバッテリーについて各種実験条件を事前に検討することで、マウス作製後に速やかに実験を開始できるよう準備を整える。
(2)(3)現在までにマウス作製に使用してきた遺伝子に加え、別の候補遺伝子(Pcp4、α-actinin等)も加えて、引き続きCA2錐体細胞選択性の高いドライバーマウス開発を行ってゆく。さらに開発中のコンディショナルKOマウス作製法を適用し、CA2選択性の高いKOマウスの系統から順次、網羅的行動テストバッテリーによる解析を進める。
さらに(1)~(3)で得られた知見をもとに、CA2領域の機能的役割を明確にする解析を行う。近年、CA2に関する多くの研究がなされており、特に興味深いことに社会性記憶への関与が示唆されている。CA2と連絡している乳頭体上核を標的として、神経活動の操作を行うことで海馬のシータ波、空間学習ならびに社会性行動への影響を評価する。

Causes of Carryover

マウスの繁殖、維持にかかる動物購入費、飼育費および分子生物学的、生化学的解析、遺伝子改変マウス作製に要する試薬類を物品費190万円として計上した。電気生理学的解析、組織学的解析は、それぞれ研究協力者に依頼することになるため、研究打ち合わせのための国内旅費と研究成果の発表のための国内外の旅費として90万円を計上した。また、動物飼育の作業補助および実験補助1名の謝金に40万円を充てた。また、論文投稿にかかる諸経費として60万円を計上した。
現時点で研究全体の基本計画にほぼ変更は生じていない。したがって、計上した経費総額には変更が無いが、遺伝子変異マウスの繁殖効率低下等の理由により研究の推進状況に若干の遅延が生じたため、計上した経費を次年度にて各項目においてそのまま使用することになる。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度使用額59万円の内訳として、全体の比率にほぼ従って物品費33万円、旅費13万円、謝金5万円、諸経費8万円を増加させて計上する予定である。

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Heterozygous Disruption of Autism susceptibility candidate 2 Causes Impaired Emotional Control and Cognitive Memory.2015

    • Author(s)
      Hori K, Nagai T, Shan W, Sakamoto A, Abe M, Yamazaki M, Sakimura K, Yamada K, Hoshino M.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 30 Pages: e0145979

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0145979.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A CDC42EP4/septin-based perisynaptic glial scaffold facilitates glutamate clearance.2015

    • Author(s)
      Ageta-Ishihara N, Yamazaki M, Konno K, Nakayama H, Abe M, Hashimoto K, Nishioka T, Kaibuchi K, Hattori S, Miyakawa T, Tanaka K, Huda F, Hirai H, Hashimoto K, Watanabe M, Sakimura K, Kinoshita M.
    • Journal Title

      Nat Commun.

      Volume: 6 Pages: 10090

    • DOI

      10.1038/ncomms10090.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Determination of kainate receptor subunit ratios in mouse brain using novel chimeric protein standards.2015

    • Author(s)
      Watanabe-Iida I, Konno K, Akashi K, Abe M, Natsume R, Watanabe M, Sakimura K.
    • Journal Title

      J Neurochem.

      Volume: 136 Pages: 295-305

    • DOI

      10.1111/jnc.13384.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] STAT5 Orchestrates Local Epigenetic Changes for Chromatin Accessibility and Rearrangements by Direct Binding to the TCRγ Locus.2015

    • Author(s)
      Wagatsuma K, Tani-Ichi S, Liang B, Shitara S, Ishihara K, Abe M, Miyachi H, Kitano S, Hara T, Nanno M, Ishikawa H, Sakimura K, Nakao M, Kimura H, Ikuta K.
    • Journal Title

      J Immunol.

      Volume: 195 Pages: 1804-14

    • DOI

      10.4049/jimmunol.1302456.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Horizontal basal cell-specific deletion of Pax6 impedes recovery of the olfactory neuroepithelium following severe injury.2015

    • Author(s)
      Suzuki J, Sakurai K, Yamazaki M, Abe M, Inada H, Sakimura K, Katori Y, Osumi N.
    • Journal Title

      Stem Cells Dev.

      Volume: 24 Pages: 1923-33

    • DOI

      10.1089/scd.2015.0011.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] AMPA受容体パルミトイル化制御による脳機能バランス維持2015

    • Author(s)
      山下真梨子、奥野浩行、阿部学、山崎真弥、夏目里恵、崎村建司、星野幹雄、三品昌美、林崇
    • Organizer
      BMB2015
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-03 – 2015-12-03
  • [Presentation] Molecular determinants underlying heterogeneity in AMPAR content across CA1 Schaffer collateral synapses.2015

    • Author(s)
      M.Yamasaki, M.Fukaya, M.Yamazaki, M.Abe, K.Sakimura, M.Watanabe
    • Organizer
      Neuroscience2015
    • Place of Presentation
      Chicago,USA
    • Year and Date
      2015-10-18 – 2015-10-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Visualizing single-neuron identity defined by Pcdh-b cluster in mouse brain2015

    • Author(s)
      金子涼輔、阿部学、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木健
    • Organizer
      第58回日本神経化学会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ(埼玉県さいたま市)
    • Year and Date
      2015-09-13 – 2015-09-13
  • [Presentation] Progranulin regulates climbing fiber synapse elimination during postnatal cerebellar development2015

    • Author(s)
      上阪直史、阿部学、山崎真弥、今野幸太郎、三國貴康、渡辺雅彦、崎村建司、狩野方伸
    • Organizer
      第38回日本神経科学会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-07-28 – 2015-07-28
  • [Remarks] 新潟大学脳研究所ホームページ>研究分野紹介>細胞神経生物学分野

    • URL

      http://www.bri.niigata-u.ac.jp/field/cellular/index.html

URL: 

Published: 2017-01-06  

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