神経回路の選択的可視化と操作を実現するウイルスベクターシステムの開発

• 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: 15H01431
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 井上 謙一 京都大学, 霊長類研究所, 助教 (90455395)
• 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: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 神経科学 / 脳・神経 / バイオテクノロジー / ウイルスベクター / 霊長類 / オプトジェネティクス

研究実績の概要

本研究では、新規に開発する逆行性感染型ウイルスベクターや順行性感染型ウイルスベクターを利用して、特定の神経回路を構成するニューロン集団の選択的可視化や活動操作をおこなう新規手法を開発し、霊長類において神経回路の機能シフト研究をおこなうための基盤技術を確立するためのシステム開発研究を行っている。今年度は、まずジャンクションが最適化されたキメラエンベロープタンパク質を利用した逆行性感染型レンチウイルスベクター(FuG-E型)の霊長類神経系における感染動態を従来型(FuG-C型)と比較し、FuG-E型レンチウイルスベクターが霊長類においてFuG-C型の約２倍の逆行性感染能を有することを明らかにした論文を発表した。また、FuG-E型とHiRetベクターであるFuG-B2型の霊長類（マカク・マーモセット）およびげっし類（ラット）における感染動態や注入部位における免疫反応などの差異を線条体注入系と皮質注入系において明らかにした（論文準備中）。一方、独自に開発した狂犬病ウイルスベクターのゲノム改変によって作成した、ゲノム複製能や外来遺伝子発現量が異なる複数の感染伝播能欠損型ベクターの性状解析を行い、低細胞毒性型、長期発現型の伝播能欠損型狂犬病ウイルスベクターの開発を進めた。さらに、霊長類における化学遺伝学（DREADD法）の適用に成功し、薬剤（CNO）の血中投与により、吻内側尾状核ニューロンの活動を選択的に抑制すると、報酬課題において行動変化が生じることを確認した。

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] NIH(米国)
• [雑誌論文] Visuomotor signals for reaching movements in the rostro-dorsal sector of the monkey thalamic reticular nucleus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Saga Y, Nakayama Y, Inoue K, Yamagata T, Hashimoto M, Tremblay L, Takada M, Hoshi E
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: 印刷中 号: 9 ページ: 1186-1199
  • DOI: 10.1111/ejn.13421
  • NAID: 120006305932
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The use of an optimized chimeric envelope glycoprotein enhances the efficiency of retrograde gene transfer of a pseudotyped lentiviral vector in the primate brain. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanabe S, Inoue K, Tsuge H, Uezono S, Nagaya K, Fijiwara M, Kato S, Kobayashi K, Takada M
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 印刷中 ページ: 45-52
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.02.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Propagated but Topologically Distributed Forebrain Neurons Expressing Alpha-Synuclein in Aged Macaque. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura K,Inoue K, Kuroiwa Y, Tanaka F, Takada M
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 号: 11 ページ: e0166861-e0166861
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0166861
  • NAID: 120005954462
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PET imaging-guided chemogenetic silencing reveals a critical role of primate rostromedial caudate in reward evaluation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagai Y, Kikuchi E, Lerchner W, Inoue Ki, Ji B, Eldridge MA, Kaneko H, Kimura Y, Oh-Nishi A, Hori Y, Kato Y, Hirabayashi T, Fujimoto A, Kumata K, Zhang MR, Aoki I, SuharaT, Higuchi M, Takada M, Richmond BJ, Minamimoto T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 13605-13605
  • DOI: 10.1038/ncomms13605
  • NAID: 120005898960
  • 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] Origins of multisynaptic projections from the basal ganglia to the forelimb region of the ventral premotor cortex in macaque monkeys. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Inoue K, Takada M, Hoshi E
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: 43 号: 2 ページ: 258-269
  • DOI: 10.1111/ejn.13127
  • NAID: 120005997650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuronal and behavioral modulations by pathway-selective optogenetic stimulation of the primate oculomotor system. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Takada M, Matsumoto M
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 6 号: 1 ページ: 8378-8378
  • DOI: 10.1038/ncomms9378
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distributions of glutamatergic, GABAergic, and glycinergic neurons in the auditory pathways of macaque monkeys. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito T, Inoue K, Takada M
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 310 ページ: 128-151
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2015.09.041
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Prevention of MPTP-induced parkinsonism by recruitment of calbindin into nigral dopamine neurons. (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Miyachi S, Nishi K, Okado H, Nagai Y, Minamimoto T, Nambu A, Takada M
  • 学会等名: the 12th International Basal Ganglia Society Meeting, IBAGS 2017.
  • 発表場所: Merida, Mexico
  • 年月日: 2017-03-27
  • 国際学会
• [学会発表] ウイルスベクターを利用した霊長類における神経ネットワーク操作 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上謙一
  • 学会等名: 第6回 生理研-霊長研-脳研 合同シンポジウム
  • 発表場所: 新潟大学脳研究所統合脳機能研究センター、新潟
  • 招待講演
• [学会発表] 狂犬病ウイルスベクターを用いた逆行性越シナプス的ラベル法によるマーモセット帯状皮質への入力様式の解明：大脳基底核からの入力について (2017)
  • 著者名/発表者名: 上園志織、柘植仁美、田辺創思、藤原真紀、長屋七奈、長屋清美、井上謙一、高田昌彦
  • 学会等名: 第112回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎
• [学会発表] Manipulation of primate neural networks by means of modified viral vectors (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue K
  • 学会等名: NHP Chemogenetics Workshop
  • 発表場所: National Institute of Health, Bethesda, USA
  • 年月日: 2016-12-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neuronal and behavioral modulations by pathway-selective optogenetic stimulation of the primate oculomotor system (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Takada M, Matsumoto M
  • 学会等名: International Symposium on Adaptive Circuit Shift 2016
  • 発表場所: 同志社大学寒梅館、京都
  • 年月日: 2016-03-03
  • 国際学会
• [学会発表] 霊長類における光遺伝学を利用した神経回路の選択的操作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上謙一
  • 学会等名: 新潟大学脳研究所-生理研合同シンポジウム
  • 発表場所: 自然科学研究機構、岡崎
  • 年月日: 2016-03-01
• [学会発表] Primate models for elucidating the circuit pathology of nigrostriatal dopamine system (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue K
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会サテライトシンポジウム：大脳基底核の機能と疾患：基礎と臨床
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Motivation center in the ventral midbrain directly activates the descending motor pathways via the primary motor cortex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Inoue K, Nakagawa H, Takada M, Isa T, Nishimura Y
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜
• [学会発表] Origin of multisynaptic projections from the amygdala to the forelimb region of the ventral premotor cortex in macaque monkeys. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishida M, Inoue K, Takada M, Hoshi E
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜
• [学会発表] Investigations of spontaneously naturally emerging parkinsonism-cerebellar syndromein an aged Japanese macaque (Macaca fuscata yakui): a potential analogue of multiplesystem atrophy. (2016)
  • 著者名/発表者名: K.W. McCairn, Ninomiya T, Nagai Y, Go Y, Inoue K, Kimura K, Matsumoto M, Minamimoto M, Isoda M, Takada M
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜
• [学会発表] Comparison of efficiency of retrograde gene transfer between lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E and FuG-B2 glycoprotein in primate brains: Cortical input system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuge H, Uezono S, Tanabe S, Fujiwara M, Nagaya K, Sugawara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜
• [学会発表] Comparison of the efficiency of retrograde gene transfer between lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E and FuG-B2 glycoprotein in primate brains: Striatal input system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanabe S, Uezono S, Tsuge H, Fujiwara M, Nagaya K, Sugawara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K,
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜
• [学会発表] Use of an optimized chimeric envelope glycoprotein for enhancement of the efficiency of retrograde gene transfer of a pseudotyped lentiviral vector in the primate brain. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Tanabe S, Tsuge H, Ueno T, Nagaya K, Fujiwara M, Sugawara M, Kato S, Kobayashi K, Takada M
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜
• [学会発表] In vivo electrophysiological evaluation of chanelrhodopsin-2-expressed dorsal root ganglion neurons in adults rats. (2016)
  • 著者名/発表者名: Seki K, S Wupuer, Umeda T, Inoue K, Kudo M, Takada M
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜
• [学会発表] Differential adeno-associated virus mediated gene transfer to dorsal root ganglion neurons with different size in common marmosets. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kudo M, S Wupuer, Inoue K, Takada M, Seki K
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜
• [学会発表] 霊長類におけるウイルスベクターを利用した神経回路の光操作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上謙一
  • 学会等名: ルミノジェネティクス研究会
  • 発表場所: KKRホテル熱海、熱海
• [学会発表] Multisynaptic projections from the basal nucleus of the amygdala to the ventral premotor cortex in macaque monkeys. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Inoue K, Takada M, Hoshi E
  • 学会等名: Neuroscience 2016
  • 発表場所: San Diego、USA
  • 国際学会
• [学会発表] Use of an optimized chimeric envelope glycoprotein enhances the efficiency of retrograde gene transfer of a pseudotyped lentiviral vector in the primate brain. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara M, Tanabe S, Tsuge H, Uezono S, Nagaya K, Sugawara M, Kato S, Kobayashi K, *Inoue K, Takada M
  • 学会等名: Neuroscience 2016
  • 発表場所: San Diego、USA
  • 国際学会
• [学会発表] Studying the structure and function of primate brain by using viral vectors (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue K
  • 学会等名: The 7th International Neural Microcircuit Conference
  • 発表場所: 自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター, 岡崎
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The lentiviral vector pseudotyped with FuG-E glycoprotien is more suitable, compared with FuG-B2, for retrograde gene transfer in the cortical input system of primate brains. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuge H, Uezono S, Tanabe S, Fujiwara M, Sugawara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第6回マーモセット研究会
  • 発表場所: 東京大学, 東京
• [学会発表] Differences in efficiency of retrograde gene transfer and cytotoxity between lentiviral vectors pseudotyped with FuG-E and FuG-B2 glycoprotein in primate brains. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugawara M, *Tanabe S, Uezono S, Tsuge H, Fujiwara M, Miwa M, Konoike N, Kato S, Nakamura K, Inoue K, Takada M, Kobayashi K
  • 学会等名: 第6回マーモセット研究会
  • 発表場所: 東京大学, 東京
• [学会発表] Manipulation of primate neural networks by means of modified viral vectors. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue K
  • 学会等名: 5th NIPS-CIN Joint Symposium
  • 発表場所: 生理学研究所、岡崎
  • 年月日: 2015-11-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development in a novel maze-task device for macaques to explore the neural mechanisms underlying motor skill learning. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasukochi R, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: Neuroscience 2015
  • 発表場所: Chicago、USA
  • 年月日: 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] Spontaneously emerging Parkinsonism-cerebellar syndrome in a subspecies of japanese macaque (macaca fuscata yakui): a potential analogue of multiple system atrophy. (2015)
  • 著者名/発表者名: K.W.McCairn, Nagai Y, Kimura K, Go Y, Inoue K, Isoda M, Minamimoto T, Matsumoto M, Ninomiya T, Takada M
  • 学会等名: Neuroscience 2015
  • 発表場所: Chicago、USA
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Optogenetic stimulation of the pathway from the frontal eye field to the superior colliculus evokes neuronal and behavioral modulations in monkeys. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Takada M, Matsumoto M
  • 学会等名: Neuroscience 2015
  • 発表場所: Chicago、USA
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Recruitment of calbindin into nigral dopaminergic neurons prevents from MPTP-induced parkinsonism. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takada M, Inoue K, Miyachi S
  • 学会等名: 2nd World Congress on NeuroTherapeutics
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] Origins of multisynaptic projections from the basal ganglia to the ventral premotor cortex in macaque monkeys. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Inoue K, Takada M, Hoshi E
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2015-07-30
• [学会発表] Development of a novel device for elucidating the neural mechanisms of motor skill learning in macaques. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasukochi R, Inoue K, Takada M
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2015-07-29
• [学会発表] Oculomotor manipulations by pathway-selective optogenetics in nonhuman primates. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Fujiwara M, Yasukochi R, Nagaya K, Takada M
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2015-07-29
• [図書] Gene Therapy for Neurological Disorders: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology, vol 1382 (Manfredsson FP, ed) (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Kato S, Inoue K, Takada M, Kobayashi K
  • 総ページ数: 493
  • 出版者: Springer
• [備考] 京都大学霊長類研究所 統合脳システム分野 ホームページ
  • URL: http://www.pri.kyoto-u.ac.jp/sections/systems_neuroscience/index.html