新規単シナプス性感染伝播ベクターを利用した神経回路選択的な活動計測・操作法の開発

• 研究領域: 脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
• 研究課題/領域番号: 20H05062
• 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: 複合領域
• 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): 2020-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• 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 / 逆行性

研究開始時の研究の概要

外来遺伝子発現を長期間持続できる低細胞毒性型の伝播能欠損型狂犬病ウイルス(RV)ベクターを開発することにより、特定の神経回路のみの神経活動計測・操作をげっし類および霊長類で実現することを目的とする。具体的には、これまで独自に開発してきた、逆行性感染能と外来遺伝子の発現能が高くかつ毒性低いCVS株由来のRVベクターに改変を加え、長期間外来遺伝子発現を持続できる低細胞毒性型の伝播能欠損型RVベクターを開発する。次いで同ベクターの活動計測・操作ベクターとしての性能評価を行なうと共に、特定ニューロン種からの単シナプス性感染伝播を惹起させる系を構築する。

研究実績の概要

本研究は、外来遺伝子発現を長期間持続できる低細胞毒性型の伝播能欠損型狂犬病ウイルス(RV)ベクターを開発することにより、特定の神経回路のみの神経活動計測・操作をげっし類および霊長類で実現することを目的とする。今年度は、昨年度に開発した一ヶ月程度の外来遺伝子発現を実現する低細胞毒性型・伝播能欠損型RVベクターを更に改変したベクターを作製した。同ベクターはin vitroで複製速度の減弱が見られたため、このベクターをラットに注入し、生存期間を振って還流固定を行ない、組織学的解析によりin vivoでの発現量、発現期間、細胞毒性などを検証したところ、開発したベクターでは2-3ヶ月の外来遺伝子発現を実現し、かつ逆向性感染効率・外来遺伝子発現量も十分であることが示された。この結果を受け、カルシウムイメージングプローブXCaMP-G, XCaMP-Rを発現する低細胞毒性型・伝播能欠損型RVベクター（新型）の回収を試み、これに成功した。また、特定細胞種への投射細胞選択的な細胞活動イメージングを実現するため、EnvXシュードタイピングベクターと、Creリコンビナーゼ存在下でTVXとRVGを発現するアデノ随伴ウイルスベクターの構築と回収を行なった。今後これらのベクターをラットに注入してin vivoでの発現量とイメージング効率およびイメージング可能期間、細胞毒性などを検証し、最終的に数ヶ月以上生理機能解析を可能とする低細胞毒性型・伝播能欠損型RVベクターシステムを確立する。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Conservation of the Direct and Indirect Pathway Dichotomy in Mouse Caudal Striatum With Uneven Distribution of Dopamine Receptor D1- and D2-Expressing Neurons (2022)
  • 著者名/発表者名: Ogata Kumiko、Kadono Fuko、Hirai Yasuharu、Inoue Ken-ichi、Takada Masahiko、Karube Fuyuki、Fujiyama Fumino
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroanatomy 巻: 16 ページ: 1-22
  • DOI: 10.3389/fnana.2022.809446
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chronic Behavioral Manipulation via Orally Delivered Chemogenetic Actuator in Macaques (2022)
  • 著者名/発表者名: Oyama Kei、Hori Yukiko、Nagai Yuji、Miyakawa Naohisa、Mimura Koki、Hirabayashi Toshiyuki、Inoue Ken-ichi、Takada Masahiko、Higuchi Makoto、Minamimoto Takafumi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 42 号: 12 ページ: 2552-2561
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1657-21.2021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Claustrum mediates bidirectional and reversible control of stress-induced anxiety responses. (2022)
  • 著者名/発表者名: Niu M, Kasai A, Tanuma M, Seiriki K, Igarashi H, Kuwaki T, Nagayasu K, Miyaji K, Ueno H, Tanabe W, Seo K, Yokoyama R, Ohkubo J, Ago Y, Hayashida M, Inoue KI, Takada M, Yamaguchi S, Nakazawa T, Kaneko S, Okuno H, Yamanaka A, Hashimoto H.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 8 号: 11
  • DOI: 10.1126/sciadv.abi6375
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A multisynaptic pathway from the ventral midbrain toward spinal motoneurons in monkeys (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Michiaki、Inoue Ken‐ichi、Nakagawa Hiroshi、Ishida Hiroaki、Kobayashi Kenta、Isa Tadashi、Takada Masahiko、Nishimura Yukio
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 600 号: 7 ページ: 1731-1752
  • DOI: 10.1113/jp282429
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Perturbation of monoamine metabolism and enhanced fear responses in mice defective in the regeneration of tetrahydrobiopterin (2022)
  • 著者名/発表者名: K Miyajima, Y Sudo, S Sanechika, Y Hara, M Horiguchi, F Xu, M Suzuki, S Hara, K Tanda, K Inoue, M Takada, N Yoshioka, H Takebayashi, M Mori-Kojima, M Sugimoto, C Sumi-Ichinose, K Kondo, K Takao, T Miyakawa, H Ichinose
  • 雑誌名: J Neurochemistry 巻: 161(2) 号: 2 ページ: 129-145
  • DOI: 10.1111/jnc.15600
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid processing of threatening faces in the amygdala of nonhuman primates: subcortical inputs and dural roles (2022)
  • 著者名/発表者名: Mikio Inagaki, Ken-ichi Inoue, Soshi Tanabe, Kei Kimura, Masahiko Takada, Ichiro Fujita
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: - 号: 3 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1093/cercor/bhac109
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chemogenetic dissection of the primate prefronto-subcortical pathways for working memory and decision-making (2021)
  • 著者名/発表者名: Oyama Kei、Hori Yukiko、Nagai Yuji、Miyakawa Naohisa、Mimura Koki、Hirabayashi Toshiyuki、Inoue Ken-ichi、Suhara Tetsuya、Takada Masahiko、Higuchi Makoto、Minamimoto Takafumi
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7 号: 26 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1126/sciadv.abg4246
  • NAID: 120007089253
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Retrograde Transgene Expression via Neuron-Specific Lentiviral Vector Depends on Both Species and Input Projection. (2021)
  • 著者名/発表者名: Otsuka Y, Tsuge H, Uezono S, Tanabe S, Fujiwara M, Miwa M, Kato S, Nakamura K, Kobayashi K, Inoue K, Takada M
  • 雑誌名: Viruses 巻: 13(7) 号: 7 ページ: 1387-1387
  • DOI: 10.3390/v13071387
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microendoscopic calcium imaging of the primary visual cortex of behaving macaques. (2021)
  • 著者名/発表者名: Oguchi M, Jiasen J, Yoshioka TW, Tanaka YR, Inoue K, Takada M, Kikusui T, Nomoto K, Sakagami M
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 17021-17021
  • DOI: 10.1038/s41598-021-96532-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single caudate neurons encode temporally discounted value for formulating motivation for action. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hori Y, Mimura K, Nagai Y, Fujimoto A, Oyama K, Kikuchi E, Inoue KI, Takada M, Suhara T, Richmond BJ, Minamimoto T.
  • 雑誌名: eLife 巻: 10 ページ: 61248-61248
  • DOI: 10.7554/elife.61248
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chemogenetic activation of nigrostriatal dopamine neurons in freely moving common marmosets. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mimura K, Nagai Y, Inoue K, Matsumoto J, Hori Y, Sato C, Kimura K, Okauchi T, Hirabayashi T, Nishijo H, Yahata N, Takada M, Suhara T, Higuchi M, Minamimoto T
  • 雑誌名: iScience 巻: 24(9) 号: 9 ページ: 103066-103066
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.103066
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chemogenetic sensory fMRI reveals behaviorally-relevant bidirectional changes in primate somatosensory network. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi T, Nagai Y, Hori Y, Inoue KI, Aoki I, Takada M, Suhara T, Higuchi M, Minamimoto T.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 109 号: 20 ページ: 3312-3322
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2021.08.032
  • NAID: 120007166034
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Specific gene expression in unmyelinated dorsal root ganglion neurons in nonhuman primates by intranerve injection of adeno-associated virus 6 vector. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kudo M, Wupuer S, Fujiwara M, Saito Y, Kubota S, Inoue K, Takada M, Seki K
  • 雑誌名: Molecular Therapy - Methods & Clinical Development 巻: 23 ページ: 11-22
  • DOI: 10.1016/j.omtm.2021.07.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Laminar Organization of the Entorhinal Cortex in Macaque Monkeys Based on Cell-Type-Specific Markers and Connectivity (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohara Shinya、Yoshino Rintaro、Kimura Kei、Kawamura Taichi、Tanabe Soshi、Zheng Andi、Nakamura Shinya、Inoue Ken-ichi、Takada Masahiko、Tsutsui Ken-Ichiro、Witter Menno P.
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 15 ページ: 790116-790116
  • DOI: 10.3389/fncir.2021.790116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nonhuman primate optogenetics: current status and future prospects. (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue K; Matsumoto M; Takada M
  • 雑誌名: Adv Exp Med Biol 巻: 1293 ページ: 345-358
  • DOI: 10.1007/978-981-15-8763-4_22
  • ISBN: 9789811587627, 9789811587634
  • 査読あり
• [雑誌論文] MacaquePose: a novel ‘in the wild’ macaque monkey pose dataset for markerless motion capture. (2021)
  • 著者名/発表者名: Labuguen RT, Matsumoto J, Negrete SB, Nishimaru H, Nishijo H, Takada M, Go Y, Inoue K, Shibata T
  • 雑誌名: Front Behav Neurosci 巻: 14 ページ: 581154-581154
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2020.581154
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of optogenetic suppression of cortical input on primate thalamic neuronal activity during goal-directed behavior. (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T W, Inoue K, Takada M, Tanaka M
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 8 号: 2 ページ: ENEURO.0511-20.2021
  • DOI: 10.1523/eneuro.0511-20.2021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optogenetic manipulation of a value-coding pathway from the primate caudate tail facilitates saccadic gaze shift. (2020)
  • 著者名/発表者名: Amita H; Kim H; Inoue K; Takada M; Hikosaka O
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 11 号: 1 ページ: 1876-1876
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15802-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Primate amygdalo-nigral pathway for boosting oculomotor action in motivating situations. (2020)
  • 著者名/発表者名: Maeda K, Inoue K, Kunimatsu J, Takada M, Hikosaka O
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 号: 6 ページ: 101194-101194
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101194
  • NAID: 120007163351
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New Cerebello-Cortical Pathway Involved in Higher-Order Oculomotor Control (2019)
  • 著者名/発表者名: Lu X; Inoue KI; Ohmae S; Uchida Y
  • 雑誌名: Cerebellum 巻: - 号: 3 ページ: 401-408
  • DOI: 10.1007/s12311-020-01108-8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Deschloroclozapine: a potent and selective chemogenetic actuator enables rapid neuronal and behavioral modulations in mice and monkeys (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagai Y, Miyakawa N, et al.
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: - ページ: 1157-1167
  • DOI: 10.1101/854513
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 細胞種特異的分子マーカーと投射関係を用いたマカクザル嗅内皮質V層の構造解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉野倫太郎; 木村慧; 田辺創思; Andi Zheng; 中村晋也; 大原慎也; 井上謙一; 高田昌彦; 筒井健一郎
  • 学会等名: 第99回日本生理学会大会
• [学会発表] マウス尾側線条体における直接路・間接路細胞の分布と投射様式 (2022)
  • 著者名/発表者名: 緒方久美子; 苅部冬紀; 角野風子; 平井康治; 井上謙一; 高田昌彦; 藤山文乃
  • 学会等名: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] MacaquePose: A Novel In the Wild Macaque Monkey Pose Dataset for Markerless Motion Capture. (2021)
  • 著者名/発表者名: Labuguen R; Matsumoto J; Negrete SB; Nishimaru H; Nishijo H; Takada M; Go Y; Inoue KI; Shibata T
  • 学会等名: Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) 2021; CV4Animals: Computer Vision for Animal Behavior Tracking and Modeling
• [学会発表] 経済学的意思決定に関わるサル報酬系神経活動ダイナミクス (2021)
  • 著者名/発表者名: 禰占 雅史，惲 夢曦，川合 隆嗣，山田 洋，井上 謙一，高田 昌彦，松本 正幸
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 改変AAVベクターを用いた非ヒト霊長類新生仔への全脳的遺伝子導入 (2021)
  • 著者名/発表者名: 井上 謙一，木村 慧，吉田 哲，田辺 創思，藤原 真紀，上野 瑠惟，高田 裕生，兼子 峰明，篠本 有里，中野 真由子，田中 江美子，角谷 絵里，岡野 栄之，高田 昌彦
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 霊長類線条体へのパルブアルブミン陽性ニューロン選択的遺伝子導入 (2021)
  • 著者名/発表者名: Andi Zheng，木村 慧，永井 佑茉，藤原 真紀，中野 真由子，永安 一樹，井上 謙一，高田 昌彦
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 化学遺伝学的手法を用いた霊長類側坐核の活動低下は接近回避葛藤タスク開始時の意欲を低下させる (2021)
  • 著者名/発表者名: オ ジョンミン，雨森 智子，井上 謙一，木村 慧，高田 昌彦，雨森 賢一
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 細胞種特異的分子マーカーと神経トレーサーを用いたマカクザル嗅内皮質の構造解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉野 倫太郎，川村 太一，中村 晋也，木村 慧，田辺 創思，Andi Zheng，井上 謙一，高田 昌彦，Menno Witter，筒井 健一郎，大原 慎也
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 精神神経疾患の霊長類モデル確立に向けたマカクザルのマーカーレスモーションキャプチャー用大規模教師データセットの作成とその応用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松本 惇平，ラブグエン ローリン，兼子 峰明，ブランコ サルバトール，ジア グオ，西丸 広史，西条 寿夫，高田 昌彦，郷 康広，井上 謙一，柴田 智広
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 課題遂行中のサル第一次視覚野からの微小内視鏡カルシウムイメージング (2021)
  • 著者名/発表者名: 小口 峰樹; Jiang Jiasen; 吉岡 敏秀; 田中 康裕; 井上 謙一; 髙田 昌彦，菊水 健史，野元 謙作，坂上 雅道
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 化学遺伝学によるてんかん制御～薬剤モデルマカクザル研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮川 尚久; 永井 裕司; 川嵜 圭祐; 堀 由紀子，小山 佳，折原 あすみ，松尾 健，鈴木 隆文，井上 謙一，高田 昌彦，須原 哲也，樋口 真人，南本 敬史
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 内側前頭極は記憶と社会的な視覚・聴覚情報を統合する (2021)
  • 著者名/発表者名: 石田裕昭; 井上謙一; 木村 慧; 高田昌彦
  • 学会等名: 日本心理学会
• [学会発表] Pathway-selective silencing of ventral striatum neurons projecting to the ventral pallidum elevates motivational states under approach-avoidance conflict in nonhuman primates (2021)
  • 著者名/発表者名: Oh J; Amemori S; Inoue K; Kimura K; Takada M; Amemori K;
  • 学会等名: Neuroscience 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Chemogenetic suppression of pharmacologically induced frontal lobe epilepsy in a macaque monkey (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyakawa N; Nagai Y; Kawasaki K; Hori Y; Oyama K; Orihara A; Matsuo T; Suzuki T; Inoue K; Takada M; Suhara T; Higuchi M; Minamimoto T
  • 学会等名: 75th Annual Meeting of the American Epilepsy Society
  • 国際学会
• [学会発表] Multiple Monkey Pose Estimation Using OpenPose (2021)
  • 著者名/発表者名: Negrete SB; Labuguen R; Matsumoto J; Go Y; Inoue K; Shibata T
  • 学会等名: 25th INternational Conference on Pattern recognition (IPCR 2021)
  • 国際学会
• [学会発表] 価値にもとづく眼球運動を制御する霊長類大脳基底核回路 (2020)
  • 著者名/発表者名: 網田 英敏; Hyoung F Kim; 井上 謙一; 高田 昌彦; 彦坂 興秀
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] マカカ属サルにおける上丘から扁桃体への多シナプス性経路 (2020)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 未来男; 井上 謙一; 田辺 創思; 木村 慧; 高田 昌彦; 藤田 一郎
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 改変AAVベクターを用いた新生児霊長類への全脳的遺伝子導入 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上 謙一; 田辺 創思; 吉田 哲; 藤原 真紀; 木村 慧; 上野 瑠惟; 高田 裕生; 木村 活生; 兼子 峰明; 篠本 有里; 中野 真由子; 田中 江美子; 今度 ゆりこ; 角谷 絵里; 岡野 栄之; 高田 昌彦
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] マカク一次視覚野における微小内視鏡を用いたカルシウムイメージング (2020)
  • 著者名/発表者名: 小口-田中 峰樹; 将 嘉森; 吉岡 敏秀; 田中 康裕; 井上 謙一; 高田 昌彦; 菊水 健史; 野元 謙作; 坂上 雅道
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] DREADDを用いた経路選択的阻害法による、サル前頭前野と視床MD核及び線条体を結ぶ神経経路のワーキングメモリにおける役割の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小山 佳; 堀 由紀子; 永井 裕司; 宮川 尚久; 三村 喬生; 平林 敏行; 井上 謙一; 高田 昌彦; 樋口 真人; 南本 敬史
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] マカクザル内側前頭皮質の側坐核及び扁桃体への投射様式の違いによる領域区分 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉野 倫太郎; 木村 慧; 田辺 創思; 大原 慎也; 中村 晋也; 井上 謙一; 高田 昌彦
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 扁桃体が腹側視覚皮質における社会・情動性の視覚情報表現に果たす役割 ～化学遺伝学神経操作によるアプローチ (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮川 尚久; 永井 裕司; 堀 由紀子; 松尾 健; 鈴木 隆文; 井上 謙一; 小山 桂; 平林 敏行; 高田 昌彦; 須原 哲也; 樋口 真人; 川嵜 佳祐; 南本 敬史
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] Pathway-selective activity manipulation in the primate brain by means of modified viral vectors (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue K
  • 学会等名: 7th ESI Systems Neuroscience Conference 2020 (ESI SyNC 2020)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 街上毒狂犬病ウイルスの脳内侵入経路に関する実験病理学的研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河合 せりな; 志和 希; 君付 和範; 山田 健太郎; 井上 謙一; 井上 智; 朴 天鎬
  • 学会等名: 第163回日本獣医学会学術集会
• [図書] 実験医学別冊; 「決定版 ウイルスベクターによる遺伝子導入実験ガイド」（平井宏和、日置寛之、小林和人 編集） (2021)
  • 著者名/発表者名: 井上謙一、高田昌彦
  • 総ページ数: 281
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758122474
• [図書] 実験医学別冊; 「決定版 ウイルスベクターによる遺伝子導入実験ガイド」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上謙一、高田昌彦
  • 総ページ数: 281
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758122474
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www2.ehub.kyoto-u.ac.jp/sections/systems_neuroscience/
• [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