シナプス入力を統合するアストロサイト構造基盤のデコーディング

• 研究領域: グリアデコーディング：脳－身体連関を規定するグリア情報の読み出しと理解
• 研究課題/領域番号: 23H04177
• 研究種目: 学術変革領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
• 研究機関: 沖縄科学技術大学院大学
• 研究代表者: 合田 裕紀子 沖縄科学技術大学院大学, シナプス生物学ユニット, 教授 (40614897)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 採択後辞退 (2024年度)
• 配分額: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2024年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
• キーワード: アストロサイト突起 / カルシウムシグナリング / シナプス入力 / シナプス情報統合 / 神経回路制御

研究開始時の研究の概要

脳内には神経細胞とほぼ同数のグリア細胞が存在し、その中でも最多数を占めるアストロサイトは、神経伝達を担う要であるシナプスと密接に関わり、脳機能を制御する。だが、そのメカニズムは未解明である。本研究では、アストロサイトが呈する複雑に分岐した突起に着目して、その突起がより特異的にシナプス入力を区画化して情報処理を担うかどうかを突き止める。そのために、異なるシナプスの活性化が引き起こすアストロサイト突起の活動を新たなプローブ開発をもってマッピングする。さらには、アストロサイトによるシナプス情報の最小動作単位を同定して、神経回路活動の入力情報処理を担うアストロサイトの構造基盤のデコーディングを目指す。

研究実績の概要

脳内には神経細胞とほぼ同数のグリア細胞が存在し、その中でもアストロサイトは最多数を占める。アストロサイトは脳内環境を整備して受動的に神経回路活動を支える他、能動的にも脳機能を制御して、その影響は動物の様々な行動へも及ぶことが最近次々と見出されている。とくにアストロサイトは多数の突起を呈し、その末端のPAP（perisynaptic astrocyte process）を通じて神経伝達を担う要であるシナプスと密接にコンタクトする。本課題ではマウス海馬を使い、個々のアストロサイトPAPによるシナプス情報統合の基本的なメカニズムを明らかにすることを目的としている。特に、アストロサイトPAPは、規則的なシナプス入力構造を持つ神経回路と相互作用することで、シナプス活動を整然と区画化して情報を統合する、という仮説の検証を行うために、活性化したPAPを標識するカルシウムプローブを開発した。先ずはニューロンとアストロサイト混合の海馬初代培養を使い、シナプス刺激およびアストロサイトの脱分極に対するカルシウムプローブのシグナル応答特性を解析した。次にAAVベクターへプローブをパッケージして、新生児横静脈洞注入法を用いてP0-P1マウス脳をAAVで感染させ2週齢～6週齢のマウス脳を採取して免疫組織染色実験によるプローブの発現を確認するとともに、活性化したアストロサイトPAPにおけるプローブの有効性を確認した。今後はこの新しいプローブを使い、アストロサイトPAPによるシナプス入力情報処理機構の理解を深めて、海馬回路が担う学習メカニズムへの新たな知見の提供を目指す。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。