E-SAREと次世代GECIを活用した神経活動可視化操作ツールキットの創成と応用

• 研究課題/領域番号: 17K19442
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 神経科学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 尾藤 晴彦 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (00291964)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: 神経科学 / 脳・神経 / シグナル伝達 / 神経活動

研究成果の概要

細胞種特異的に多色の次世代GECIプローブを同時に発現する実験システム構築に向けた開発を行い、特に青色GECI (XCaMP-B)、並びに黄色GECI (XCaMP-Y) を創出し、赤/緑GECIなどと共計測する条件を定め、シナプスプレポストに発現するシステムの構築を試みた。一方、活動応答性人工プロモーターE-SAREの原理に基づき、記憶痕跡細胞ネットワークにのみ発現誘導させる遺伝子改変マウスを用い、長期記憶操作実験を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

分子生物学・生化学・解剖学・生理学・神経細胞生物学等の手法を結集して、長期記憶の想起を制御する神経細胞ネットワークを同定し、個々の細胞活動をin vivo脳で計測・操作することは、脳神経科学の大きなチャレンジのひとつである。本研究により、従来のシナプス可塑性シグナル解析と遺伝子改変動物の行動学的長期記憶解析との間の大きな溝を埋め、覚醒非拘束動物において記憶想起に必要かつ十分な細胞集団の神経活動動態計測が実現する端緒となる成果が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Rational Engineering of XCaMPs, a Multicolor GECI Suite for In Vivo Imaging of Complex Brain Circuit Dynamics (2019)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, Manita S, Horigane S-i, Sakamoto M, Kawakami R, Yamaguchi K, Otomo K, Yokoyama H, Kim R, Yokoyama T, Takemoto-Kimura S, Abe M, Okamura M, Kondo Y, Quirin S, Ramakrishnan C, Imamura T, Sakimura K, Nemoto T, Kano M, Fujii H, Deisseroth K, Kitamura K, Bito H.
  • 雑誌名: Cell 巻: 177 号: 5 ページ: 1346
  • DOI: 10.1016/j.cell.2019.04.007
  • URL: https://localhost/en/publications/a48843c1-543d-4414-a93c-3cab0e1df627
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Involvement of SRF coactivator MKL2 in BDNF-mediated activation of the synaptic activity-responsive element in the Arc gene. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi K, Ihara D, Fukuchi M, Tanabe H, Ishibashi Y, Tsujii J, Tsuda M, Kaneda M, Sakagami H, Okuno H, Bito H, Yamazaki Y, Ishikawa M, Tabuchi A.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: 148 号: 2 ページ: 204-218
  • DOI: 10.1111/jnc.14596
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-term consolidation of ensemble neural plasticity patterns in hippocampal area CA1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Attardo A, Lu J, Kawashima T, Okuno H, Fitzgerald JE, Bito H, Schnitzer MJ.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 25 号: 3 ページ: 640-650
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.09.064
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Multiplex imaging of neural activity and signaling dynamics. (2017)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: Brain Science Institute Seminar, Korean Institute of Science and Technology, Seoul, Korea.
  • 招待講演
• [学会発表] CREB-Arc signaling in long-term memory formation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: Department of Neuroscience Seminar, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden.
  • 招待講演