生後発達期におけるシナプス形成の動態とその制御機構の解析

• 研究課題/領域番号: 22K06427
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分46010:神経科学一般関連
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 佐藤 大祐 新潟大学, 脳研究所, 助教 (00785735)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: シナプス / 神経回路形成 / シナプス形成 / 神経回路再編成 / シナプス可塑性

研究開始時の研究の概要

個々の神経回路の機能は、そのシナプス接続のパターンによって規定される。大脳では生後発達期に盛んにシナプスが形成されることで、成体における神経回路の基盤が形成される。本研究課題では、生後発達期のマウスを長期間にわたる経時観察を行うことによって、シナプスの形成や消失を観察する。これらのイベントのタイミングを記述することで、発達期が完了した時点で残っている個々のシナプスの由来を明らかにされる。さらに、このシナプス形成における重要な役割を果たす細胞内小器官や分子を探索する。本研究課題を通じて、生後発達期におけるシナプス形成機構の一端を明らかにする。

研究実績の概要

シナプス形成機構を明らかにするうえで、個々のタンパク質の可視化のみではなく、個々のタンパク質の活性をモニターすることも重要である。本研究では特にポストシナプスに着目し、シナプス形成機構の研究を遂行している。シナプス形成機構を研究する上でなるべく似た細胞を対象にした方が再現性の高い結果が得られると考え、逆行性に感染するアデノ随伴ウイルスを用いることで特定の投射経路の細胞のみを標識する実験系を実施している。脊髄にこのウイルスを微量注入すると、運動野第五層の皮質脊髄路のニューロンが可視化される。この細胞を実験系として研究を遂行した。
本年度はアデノ随伴ウイルスを利用した酵素活性を計測する技術の開発を行なった。蛍光寿命を利用したFRETセンサーを生きた個体の脳内で発現させ、その分子の活性を計測する手法を確立した。生きた個体の脳内における単一ニューロンレベルでの蛍光寿命の測定に成功しており、特に疎に細胞標識した時のSN比は高い。個々のスパインや突起ごとの解析が可能である。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

計画通り実験が進んでいるため

今後の研究の推進方策

マーカーと異なる波長の蛍光タンパク質を組み合わせることで、細胞全体の形態を可視化しながらそれらマーカーの挙動を観察する。生後発達期の個体よりも成体の方がウイルスのインジェクションや観察などの実験上の面で簡便であるため、成体を対象とした実験をまず行う。