幼弱神経系における興奮形態形成連関による回路形成制御機構

• 研究課題/領域番号: 19H01007
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分46: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): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円); 2021年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円); 2020年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2019年度: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
• キーワード: 脳・神経 / カルシウム / 脳発達 / 幼弱脳 / 発達

研究開始時の研究の概要

本研究では、幼弱神経系における興奮形態形成連関による回路形成制御機構を解明するため、１）まず脳発達期におけるin vivo 幼弱神経系にて、L型Ca2+チャンネル依存的な新規Ca2+動員機構SRCaTが発生する時期・条件を解明し、さらに２）SRCaTの下流で興奮形態形成連関を担うCa2+/CaM伝達経路を明らかにし、引き続き、３）興奮形態形成連関により制御される神経回路形成ステップを同定する。

研究成果の概要

脳発達期の回路形成にはL型Ca2+チャンネル依存的な興奮形態形成連関SRCaTが大きく寄与している。本研究では、幼弱神経系における興奮形態形成連関による回路形成制御機構を解明するため、１）まず脳発達期におけるin vivo 幼弱神経系にて、SRCaTが発生する時期・条件を解明し、さらに２）SRCaTの下流のCa2+伝達経路を明らかにし、３）興奮形態形成連関の破綻に伴う自閉症関連動物表現型への展開機序について追求する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

自閉スペクトラム症併発率70%のL型Ca2+チャンネル点変異によりSRCaTが破綻し、神経発達障害の一因とされる細胞移動異常が生じる。本研究は、このような表現型発見から逆に本研究により、自閉症関連動物表現型発症の本質的理解へ迫ろうとするものである。

研究成果

• [雑誌論文] In utero electroporation and cranial window implantation for in vivo wide-field two-photon calcium imaging using G-CaMP9a transgenic mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto M, Ota K, Kondo Y, Okamura M, Fujii H, Bito H.
  • 雑誌名: Star Protocols 巻: 3 号: 2 ページ: 101421-101421
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2022.101421
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Flp-dependent G-CaMP9a transgenic mouse for neuronal imaging in vivo (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Masayuki, Inoue Masatoshi, Takeuchi Atsuya, Kobari Shigetaka, Yokoyama Tatsushi, Horigane Shin-ichiro, Takemoto-Kimura Sayaka, Abe Manabu, Sakimura Kenji, Kano Masanobu, Kitamura Kazuo, Fujii Hajime, Bito Haruhiko
  • 雑誌名: Cell Reports Methods 巻: 2 号: 2 ページ: 100168-100168
  • DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100168
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of ultra-rare disruptive variants in voltage-gated calcium channel-encoding genes in Japanese samples of schizophrenia and autism spectrum disorder (2022)
  • 著者名/発表者名: Wang C, Horigane SI, Wakamori M, Ueda S, Kawabata T, Fujii H, Kushima I, Kimura H, Ishizuka K, Nakamura Y, Iwayama Y, Ikeda M, Iwata N, Okada T, Aleksic B, Mori D, Yoshida T, Bito H, Yoshikawa T, Takemoto-Kimura S, Ozaki N
  • 雑誌名: Translational Psychiatry 巻: 12 号: 1 ページ: 84-84
  • DOI: 10.1038/s41398-022-01851-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of an L-type Ca 2+ channel-dependent Ca 2+ transient during the radial migration of cortical excitatory neurons (2020)
  • 著者名/発表者名: Horigane S, Hamada S, Kamijo S, Yamada H, Yamasaki M, Watanabe M, Bito H, Ohtsuka T, Takemoto-Kimura S
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: S0168-0102(20)30391-6 ページ: 30391-6
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.06.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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
• [学会発表] Multiplex imaging of neural activity and signaling dynamics (2022)
  • 著者名/発表者名: Bito H.
  • 学会等名: Biennial Meeting of the International Society for Neurochemistry -held in conjunction with the Asian-Pacific Society for Neurochemistry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plasticity and memory mechanisms in vivo. (2020)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: tockholm Trio - University of Tokyo Strategic Partnership Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Lessons learned from elucidating calcium-dependent neural circuit control mechanisms. (2020)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: Japanese Pharmacology Society Annual Meeting
  • 招待講演
• [学会発表] Rational engineering of XCaMPs, a next-generation Ca2+ indicator. (2019)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: 14th International Conference of Neurons and Brain Diseases, Queenstown, New Zealand
  • 国際学会 / 招待講演