遺伝子改変マウスとウイルスによる抑制性ニューロン選択的遺伝子発現システムの構築

• 研究領域: 行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構
• 研究課題/領域番号: 15H01415
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 柳川 右千夫 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (90202366)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円); 2016年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2015年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
• キーワード: 抑制性ニューロン / GABAニューロン / グリシンニューロン / 遺伝子改変マウス / アデノ随伴ウイルス / 神経科学 / 脳・神経 / 遺伝子

研究実績の概要

脳は興奮性と抑制性のニューロンから構成されるネットワークの集まりからできている。抑制性ニューロンはGABAニューロンとグリシンニューロンに大別される。一方、様々な機能プローブや蛍光タンパク質が開発され、神経回路研究に利用されている。しかし、特定のニューロンに限定して機能プローブを十分量発現させたり、発現のON/OFFを制御することは容易でない。そこで本研究では、テトラサイクリン発現誘導システムを利用し、遺伝子改変マウスとウイルスベクターとを組み合わせ、抑制性ニューロン全体、GABAニューロン及びグリシンニューロン選択的に機能プローブや蛍光タンパク質が発現するシステムの構築を目指した。
GABAニューロン選択的遺伝子発現システムに関しては、GABAニューロン特異的にテトラサイクリントランスアクチベーター（tTA）が発現するGAD67-tTAノックインマウス海馬にテトラサイクリン応答因子を含むプロモーターの下流にGFP遺伝子を配置したアデノ随伴ウイルス（AAVウイルス）を注入し、5日後にGFPの発現を検討した。GABAニューロンの分布に類似したGFP陽性細胞の発現分布を観察した。その際に、個々のGFP陽性細胞では強いGFP発現が観察された。一方、AAVウイルスを注入した野生型マウス（コントロール）海馬ではGFPの発現が検出されなかった。従って、海馬においてもウイルス注入後短期間で十分量の遺伝子発現が可能であることが示唆された。グリシンニューロン選択的遺伝子発現システムに関しては、グリシンニューロン特異的にtTAが発現するGLYT2-tTAノックインマウスの作製が完了し、繁殖させた。
抑制性ニューロンを蛍光タンパク質で標識した遺伝子改変マウス、トランスジェニックラットの利用により飢餓反応に関与する神経回路の解明や小脳グロビュラー細胞の薬理学的特性の解明などに貢献した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Oregon Health & Science University(米国)
• [国際共同研究] The University of Queensland(オーストラリア)
• [雑誌論文] Medullary Reticular Neurons Mediate Neuropeptide Y-Induced Metabolic Inhibition and Mastication. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Yanagawa Y, Morrison SF, Nakamura K.
  • 雑誌名: Cell Metab. 巻: 25 号: 2 ページ: 322-334
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2016.12.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distinct development of the glycinergic terminals in the ventral and dorsal horns of the mouse cervical spinal cord. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa M, Shimizu-Okabe C, Kim J, Kobayashi S, Kosaka Y, Yanagawa Y, Matsushita M, Okabe A, Takayama C.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 343 ページ: 459-471
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2016.12.032
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Alterations in hypoglossal motor neurons due to GAD67 and VGAT deficiency in mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fogarty MJ, Kanjhan R, Yanagawa Y, Noakes PG, Bellingham MC.
  • 雑誌名: Exp Neurol. 巻: 289 ページ: 117-127
  • DOI: 10.1016/j.expneurol.2016.12.004
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Monoaminergic modulation of GABAergic transmission onto cerebellar globular cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirono M, Nagao S, Yanagawa Y, Konishi S.
  • 雑誌名: Neuropharmacology 巻: 11 ページ: 79-89
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2017.03.011
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Novel Reporter Rat Strain That Conditionally Expresses the Bright Red Fluorescent Protein tdTomato. (2016)
  • 著者名/発表者名: Igarashi H, Koizumi K, Kaneko R, Ikeda K, Egawa R, Yanagawa Y, Muramatsu S, Onimaru H, Ishizuka T, Yawo H.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 11 号: 5 ページ: e0155687-e0155687
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0155687
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nicotinic acetylcholine receptor-mediated responses in medial vestibular and prepositus hypoglossi nuclei neurons showing distinct neurotransmitter phenotypes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhang, Y.;Yanagawa, Y.;Saito, Y.
  • 雑誌名: J Neurophysiol, 巻: － 号: 5 ページ: 2649-2657
  • DOI: 10.1152/jn.00852.2015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Unique pH dynamics in GABAergic synaptic vesicles illuminates the mechanism and kinetics of GABA loading. (2016)
  • 著者名/発表者名: Egashira Y, Takase M, Watanabe S, Ishida J, Fukamizu A, Kaneko R, Yanagawa Y, Takamori S.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 113 号: 38 ページ: 10702-10707
  • DOI: 10.1073/pnas.1604527113
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Corticofugal GABAergic projection neurons in the mouse frontal cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomioka R, Sakimura K, Yanagawa Y.
  • 雑誌名: Front Neuroanat. 巻: 9 ページ: 133-133
  • DOI: 10.3389/fnana.2015.00133
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Fluorescent labeling of GABAergic neurons by tetracycline-controlled transcriptional regulation system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa Y, Kakizaki T, Miwa H, Nakai J, Matsuzaki Y, Konno A, Hirai H.
  • 学会等名: 10th FENS meeting
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark.
  • 年月日: 2016-07-02
  • 国際学会
• [備考] 群馬大学 大学院医学系研究科 医学部 医学科 大学院医学系研究科 医科学専攻 組織 遺伝発達行動学
  • URL: http://www.med.gunma-u.ac.jp/med-organization/neurosci/neurosci-development/106.html