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確立

• 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: 17H05550
• 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): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2018年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2017年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• 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

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、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確立を目指した。
グリシン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GLYT2-tTAノックインマウスと抑制性ニューロン特異的にtdTomatoが発現するVGAT-tdTomatoトランスジェニックマウスとを交配してGLYT2-tTA/VGAT-tdTomatoダブルトランスジェニックマウスを準備した。このダブルトランスジェニックマウスあるいは野生型マウス（コントロール）の小脳および蝸牛神経核の各領域へ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を注入し、GFP陽性細胞の発現分布について検討した。ダブルトランスジェニックマウス小脳皮質では顆粒細胞層に限局してGFP陽性細胞が散在しており、蝸牛神経核ではGFP陽性細胞が腹側核よりも背側核に多く観察され、双方の領域でグリシンニューロンの分布と類似した。一方、野生型マウスではいずれの領域でもGFPの発現が検出されなかった。以上の結果からグリシンニューロン選択的遺伝子発現システムが働くことが示唆された。
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などの利用により小脳皮質から深部小脳核への神経回路の特性、大脳皮質ソマトスタチンニューロンの機能的役割の解明などに貢献した。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30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] Otto-von-Guericke University Magdeburg(ドイツ)
• [国際共同研究] Otto-von-Guericke University Magdeburg(ドイツ)
• [雑誌論文] Acute sleep deprivation reduces oscillatory network inhibition in the young rat basolateral amygdala. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hashizume M, Ito R, Hojo Y, Yanagawa Y, Murakoshi T.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 401 ページ: 73-83
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2019.01.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted expression of step-function opsins in transgenic rats for optogenetic studies (2018)
  • 著者名/発表者名: Igarashi Hiroyuki、Ikeda Keiko、Onimaru Hiroshi、Kaneko Ryosuke、Koizumi Kyo、Beppu Kaoru、Nishizawa Kayo、Takahashi Yukari、Kato Fusao、Matsui Ko、Kobayashi Kazuto、Yanagawa Yuchio、Muramatsu Shin-Ichi、Ishizuka Toru、Yawo Hiromu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 5435-5435
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23810-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Perineuronal Nets in the Deep Cerebellar Nuclei Regulate GABAergic Transmission and Delay Eyeblink Conditioning. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirono M, Watanabe S, Karube F, Fujiyama F, Kawahara S, Nagao S, Yanagawa Y, Misonou H.
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 38 号: 27 ページ: 6130-6144
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3238-17.2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Firing responses mediated via distinct nicotinic acetylcholine receptor subtypes in rat prepositus hypoglossi nuclei neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang Yue、Yanagawa Yuchio、Saito Yasuhiko
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 120 号: 4 ページ: 1525-1533
  • DOI: 10.1152/jn.00168.2018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential Involvement of Kinase Activity of Ca2+/Calmodulin-Dependent Protein Kinase IIα in Hippocampus- and Amygdala-Dependent Memory Revealed by Kinase-Dead Knock-In Mouse. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 5 号: 4 ページ: 0133-18
  • DOI: 10.1523/eneuro.0133-18.2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct response properties of rat prepositus hypoglossi nucleus neurons classified on the basis of firing patterns. (2017)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Yanagawa Y
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 印刷中 ページ: 18-28
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.03.003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Abnormal gamma-aminobutyric acid neurotransmission in a Kcnq2 model of early onset epilepsy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Uchida T, Lossin C, Ihara Y, Deshimaru M, Yanagawa Y, Koyama S, Hirose S.
  • 雑誌名: Epilepsia. 巻: 58(8) 号: 8 ページ: 1430-9
  • DOI: 10.1111/epi.13807
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A glycine transporter 2-Cre knock-in mouse line for glycinergic neuron-specific gene manipulation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kakizaki T, Sakagami H, Sakimura K, Yanagawa Y.
  • 雑誌名: IBRO Reports 巻: 3 ページ: 9-16
  • DOI: 10.1016/j.ibror.2017.07.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparisons of neuronal and excitatory network properties between the rat brainstem nuclei that participate in vertical and horizontal gaze holding. (2017)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Sugimura T, Yanagawa Y.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 4(5) 号: 5 ページ: ENEURO.0180-17.2017
  • DOI: 10.1523/eneuro.0180-17.2017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibitory neuron-specific Cre-dependent red fluorescent labeling using VGAT BAC-based transgenic mouse lines with identified transgene integration sites (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Ryosuke、Takatsuru Yusuke、Morita Ayako、Amano Izuki、Haijima Asahi、Imayoshi Itaru、Tamamaki Nobuaki、Koibuchi Noriyuki、Watanabe Masahiko、Yanagawa Yuchio
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 526 号: 3 ページ: 373-396
  • DOI: 10.1002/cne.24343
  • 査読あり
• [学会発表] Emotional dysregulation in mice lacking glutamate decarboxylase 67 in somatostatin neurons. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kumagaya, Toshikazu Kakizaki, Kazuyuki Fujihara, Kaori Wakamatsu, Yuchio Yanagawa, Shigeo Miyata
  • 学会等名: 第40回日本生物学的精神医学会、第61回日本神経化学会大会 合同年会
• [学会発表] 脳におけるグルタミン酸脱炭酸酵素アイソフォームの役割：ノックアウトマウスとノックアウトラットの表現型の比較研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳川右千夫
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [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