| 研究課題/領域番号 |
22K06242
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44020:発生生物学関連
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| 研究機関 | 川崎医科大学 |
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研究代表者 |
林 周一 川崎医科大学, 医学部, 准教授 (50568938)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 海馬 / 小胞放出 / SBF-SEM / シナプス終末 / 大脳皮質 / 視床 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
動物が運動をする際、自らの動きに応じて常に変化する外界からの感覚情報（景色や音など）を受け取り、脳内で処理、統合することで、次の運動の指令を出す感覚運動統合を行っており、このおかげでスムーズな運動が実現できる。感覚運動統合は、視床の中でも主に大脳皮質からの入力を受ける高次視床核が関与する。この制御は感覚情報が劇的に増える生後に発達すると考えられるが、その神経回路の詳細な形成メカニズムは未解明である。本研究は、高次視床核のシナプス成熟を制御する分子機構を明らかにし、そのシナプス成熟過程を阻害すると高次視床核の機能活動がどのように変化するのかを解析する。
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| 研究実績の概要 |
本年度の研究では、大脳皮質5層‐視床路のシナプス終末と同様の形態をとる海馬内の神経回路をシナプス発生のモデルとして解析した。海馬は記憶の形成や空間学習に重要であり、歯状回からアンモン角（Cornu Ammonis）CA３領域への投射軸索（苔状線維）は、海馬内の主要回路を構成する。苔状線維は、大脳皮質5層‐視床路と同様の巨大シナプス終末により強力な出力を行う。このシナプス形成機構を明らかにすることは、大脳皮質5層‐視床路とのシナプス発生の共通分子制御を知るだけでなく、海馬の機能の分子基盤を知る上でも重要である。
歯状回の顆粒細胞に特異的にSynaptosomal-Associated Protein 25 (SNAP25)遺伝子を欠損させてシナプス小胞放出を阻害し、同時に細胞を蛍光タンパク質tdTomatoで標識したマウスを用いた。まず、子宮内電気穿孔法を用いてCA3領域の錐体細胞を標識した。その結果、Snap25条件欠損マウスでは、CA3錐体細胞の樹状突起から苔状線維のシナプス前終末に伸びる棘状瘤の形成が阻害されることが分かった。次に、３次元電子顕微鏡Serial block-face scanning electron microscopy (SBF-SEM)と共焦点顕微鏡を組み合わせた光電子相関顕微鏡法を用いて、CA3領域における苔状線維のシナプス終末について解析した。蛍光顕微鏡観察で予想されたように、Snap25条件欠損マウスでは棘状瘤形成が阻害された。特に、この樹状突起の表現型はSnap25を欠損した軸索に対してのみ生じることから、シナプス前終末からの入力がシナプス後終末側の形態形成に必要であることが示唆される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
SBF-SEMを用いた3次元形態解析については計画通りに進み、遺伝子欠損マウスの表現型が明らかになった。一方、子宮内電気穿孔法によるゲノム編集を用いた関連遺伝子の欠損の効果については、さらなる検証が必要である。
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| 今後の研究の推進方策 |
SBF-SEMで取得したデータについて、さらに形態解析を進める。また、シナプス小胞放出によって働く可能性のある神経栄養因子を中心に、ゲノム編集を用いて欠損させる。それらの表現型を解析することにより、海馬のシナプス終末形成の分子制御機構の解明を目指す。
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