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2021 年度 実績報告書

死臭を認識する嗅覚神経メカニズムの解析

計画研究

研究領域死の脳内表象:「死」はどのように認識されるのか?
研究課題/領域番号 21H05141
研究機関東京大学

研究代表者

竹内 春樹  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70548859)

研究期間 (年度) 2021-08-23 – 2024-03-31
キーワード嗅覚 / 死臭 / 受容体 / 神経回路 / グルーネバーグ神経節
研究実績の概要

本計画研究では、マウスがどのような嗅覚を介して同種他個体の死を認識しているかを明らかにする目的として、死の認識を促す匂い物質及びその物質を受容して忌避行動を誘起する匂い受容体群を明らかにすることを目指している。陸棲の脊椎動物の多くは、主嗅覚系、鋤鼻嗅覚系など複数の嗅覚器官を持つ。げっ歯類では、この2つの嗅覚器官に加えて、鼻先にgrueneberg神経節 (以下grueneberg ganglion: GG)と呼ばれる器官が存在する。GGは、個体の忌避行動を誘発するアラームフェロモンの受容器であり、肉食動物の排泄物に含まれるチアゾリン誘導体に反応して動物の先天的な恐怖行動や忌避行動を誘起する。メチマゾールを用いた主嗅覚系の破壊実験や、外科的手術によるGG神経軸索の切断実験から、死臭物質の受容に伴う行動もやはりGGからの入力に依存していることを突き止めた。また、レーザーマイクロダイセクション法により組織切片から特定の嗅覚組織を単離する手法を確立し、主嗅覚系に存在する嗅覚神経細胞とGGに位置する神経細胞との遺伝子発現プロファイルの比較した。その結果、GG特異的に発現している膜タンパク質(受容体候補)を多数同定した。さらに、死臭物質の同定のために、死んだ動物から発せられる揮発性物質を捕集しgas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)の条件を検討し、死臭物質同定のための予備実験に成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初、死臭受容体の同定には単一細胞RNAシークエンスを用いる予定であったが、思った以上にGGが小さく細胞数も少ないため、目視ではGGを単離することができなかった。また蛍光蛋白質によって遺伝的にGG神経細胞が標識されている遺伝子改変動物も試したが、蛍光蛋白質のリークもあり、蛍光蛋白質の発現が主嗅覚系の嗅覚神経細胞にも発現しており本実験に利用することができなかった。そこで組織切片を用いてレーザーマイクロダイセクション法によりGG切片を数十枚集めることでGG周辺組織を単離する方法に切り替えることにより、上述の問題を克服することができた。それ以外の実験については、まだ条件検討の段階ではあるが大きな問題はなく順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

本研究課題での目的は、死臭物質の同定、死臭受容体の同定、死臭特異的な行動を誘起する神経メカニズムの解明にある。今年度の実験により、死臭受容体の候補遺伝子はGGの遺伝子発現プロファイルの同定により絞り込みに成功している。死臭物質についてもGC-MSの専門家である岩手大学の宮崎先生との共同研究により条件検討が終わり、来年度には本実験を開始できる状況にある。また死臭物質受容に伴う行動誘発の神経メカニズムに関しては、GGから中枢へと情報を伝達する神経回路を標識するウイルストレーサー実験系、脳深部の神経活動を記録するminiscopeによるカルシウムイメージング系の立ち上げに成功しており、来年度以降には死臭を嗅いだ際に生じる脳内活動変化を観察することができるようになっている。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Brain-wide mapping of presynaptic inputs to basolateral amygdala neurons2021

    • 著者名/発表者名
      Morikawa, S., Katori, K., Takeuchi, H., Ikegaya,
    • 雑誌名

      J. Comp. Neurol.

      巻: 529 ページ: 3062-3075

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell type-specific patterned neural activity instructs neural map formation in the mouse olfactory system.2021

    • 著者名/発表者名
      Nakashima, A., Ihara, N., Ikegaya, Y., Takeuchi, H
    • 雑誌名

      Neurosci. Sci.

      巻: 170 ページ: 13-17

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 逆行性ウイルスを用いた嗅球僧帽細胞の形態可視化法2021

    • 著者名/発表者名
      森川勝太, 池谷裕二, 竹内春樹
    • 雑誌名

      日本味と匂学会誌

      巻: 28 ページ: 97-100

  • [雑誌論文] 嗅覚回路形成の分子基盤2021

    • 著者名/発表者名
      竹内春樹
    • 雑誌名

      日本味と匂学会誌

      巻: 28 ページ: 11-15

  • [学会発表] 匂い学習による梨状皮質における匂い表象変化2022

    • 著者名/発表者名
      香取和生、池谷裕二、竹内春樹
    • 学会等名
      日本薬学会第142年会
  • [学会発表] Neural circuits for switching innate defensive behaviors2021

    • 著者名/発表者名
      森川勝太、香取和生、中嶋藍、竹内春樹、池谷裕二
    • 学会等名
      第64回日本神経化学会大会
  • [学会発表] Learning-induced changes in the representation of odors in the piriform cortex2021

    • 著者名/発表者名
      香取和生、池谷裕二、竹内春樹
    • 学会等名
      第55回日本味と匂学会
  • [学会発表] 先天的な防御行動を切替えるための神経回路の解析2021

    • 著者名/発表者名
      中嶋美紀、香取和生、中嶋藍、竹内春樹、池谷裕二、森川勝太
    • 学会等名
      次世代を担う若手のための創薬・医療薬理シンポジウム2021
  • [学会発表] 先天的な防御行動を切替えるための神経回路の解析2021

    • 著者名/発表者名
      中嶋美紀、香取和生、中嶋藍、竹内春樹、池谷裕二、森川勝太
    • 学会等名
      生体機能と創薬シンポジウム2021
  • [学会発表] Auxin-mediated rapid knockdown in neurons2021

    • 著者名/発表者名
      中野利沙子、森川勝太、鐘巻将人、池谷裕二、竹内春樹
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
  • [学会発表] Neural circuits for switching innate defensive behaviors2021

    • 著者名/発表者名
      Nakashima, M., Katori, K., Nakashima, A., Takeuchi, H., Ikegaya, Y., Morikawa, S.
    • 学会等名
      AFMC International Medicinal Chemistry Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] 神経活動パターン依存的な嗅覚回路の形成機構2021

    • 著者名/発表者名
      竹内春樹
    • 学会等名
      生理学研究所 記憶研究会2021
  • [学会発表] 匂いの情報処理を支える神経回路とその作動原理2021

    • 著者名/発表者名
      竹内春樹
    • 学会等名
      東京大学 Beyond AI研究推進機構BAIセミナー
    • 国際学会
  • [学会発表] 活動パターン依存的な嗅覚回路の形成機構2021

    • 著者名/発表者名
      竹内春樹、中嶋藍、伊原尚樹、池谷裕二
    • 学会等名
      第15回日本分子イメージング学会総会 五感の分子イメージング
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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