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2011 年度 実績報告書

遺伝子改変ニューロンの光活性化ラベル法を用いた霊長類認知記憶形成の分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 11J05569
研究機関東京大学

研究代表者

坪田 匡史  東京大学, 大学院・医学系研究科, 特別研究員(DC1)

キーワード光遺伝学 / レンチウイルスベクター / プルキンエ細胞 / 小脳 / 視覚連合記憶 / 電気生理 / 霊長類 / RNAi
研究概要

本研究の目的は、視覚性連合記憶の学習過程で、サル下部側頭葉の神経細胞群がその反応選択性を獲得する際の分子メカニズムを明らかにすることにある。MのA受容体などの記憶関連分子をノックダウンした神経細胞をin vivoの細胞外電気生理記録で同定するために、光遺伝学的ツール(ChR2、NpHR)を用いる。
本年度においては、まずラットにおける光遺伝学的神経活動制御法の検討を行った。レンチウイルスベクターを用い、小脳プルキンエ細胞特異的プロモーターであるL7の制御下でChR2およびNpHRを発現させることにより、プルキンエ細胞特異的な神経活動制御法を確立した。次に、この手法を用いることで、小脳虫部第9小葉に存在する循環制御部位内のプルキンエ細胞活動と、ウレタン麻酔下のラット動脈圧との因果関係を示した。以上の成果は、PLoS ONE誌(Tsubota et al., 2011)、第34回日本神経科学大会(2011年9月16日、神奈川)、第41回北米神経科学学会(2011年11月13日、ワシントンDC)、GCOEジョイントシンポジウム(2012年1月20日、東京大学)、及びGCOEプログラム「生体シグナルを基盤とする統合生命学」第5回リトリート(2012年3月3日-4目、山梨)において発表された。また、上記循環制御部位の生理学的意義を示すために、ラットの姿勢変化時に第9小葉プルキンエ細胞活動を抑制する実験を行った。これにより、姿勢変化後の血圧の安定性の維持に、第9小葉プルキンエ細胞活動が必要であることを示した。この成果はNeuroscience誌において発表された(Tsubota et al.,in press)。
また、上記の検討実験と並行して、記憶関連分子をノックダウンするためのレンチウイルスベクターの開発を行った。HEK293T細胞にレンチウイルスを感染させ、記憶関連分子が高い効率でノックダウンされることを確認した。

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

光遺伝学的神経活動制御法の検討を終え、その成果を論文・学会において発表したという点において、順調な進展があったと評価できる。また、記憶関連分子をノックダウンするためのレンチウイルスベクターが完成したという点においても、当初の目的を達成したと評価できる。

今後の研究の推進方策

記憶関連分子をノックダウンするためのレンチウイルスベクターの、ラットにおける検討実験を行う。これと並行して、サルに対する対連合記憶課題の訓練を行う。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Optogenetic manipulation of Purkinje cell activity in vivo2012

    • 著者名/発表者名
      Tsubota T., et al
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: (In Press)(印刷中)(掲載確定)

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2012.03.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optogenetic manipulation of Purkinje cell activity in vivo2011

    • 著者名/発表者名
      Tsubota T., et al
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      ページ: e22400

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0022400

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective manipulation of cerebellar Purkinje cell activity using optogen etics in vivo2011

    • 著者名/発表者名
      Tsubota T., et al
    • 雑誌名

      The society for neuroscience 2008 Neuroscience meeting planner online

      ページ: 225.11-225.11

  • [雑誌論文] Genetic tracing of the rat neural circuits originating from various local brain regions using a 2A-based bicistronic lentiviral vector2011

    • 著者名/発表者名
      Ohashi Y., et al
    • 雑誌名

      The Journal of Physiological Sciences

      巻: Vol.61,Suppl.1 ページ: S283-S283

  • [学会発表] Cell-type-specific optogenetic manipulation of Purkinje cell activity in vivo using lentiviral vectors2012

    • 著者名/発表者名
      坪田匡史, et al
    • 学会等名
      グローバルCOEプログラム「生体シグナルを基盤とする統合生命学」第5回リトリート
    • 発表場所
      八ヶ岳ロイヤルホテル(山梨)
    • 年月日
      20120303-20120304
  • [学会発表] Development of a novel glass-coated optrode for monkey optogenetics2012

    • 著者名/発表者名
      田村啓太, et al
    • 学会等名
      グローバルCOEプログラム「生体シグナルを基盤とする統合生命学」第5回リトリート
    • 発表場所
      八ヶ岳ロイヤルホテル(山梨)
    • 年月日
      20120303-20120304
  • [学会発表] A lentivirus-based optogenetic method for cell-type-specific manipulation of cerebellar Purkinje cell activity in vivo2012

    • 著者名/発表者名
      坪田匡史, et al
    • 学会等名
      Kyoto University and The University of Tokyo, Global COE Joint Symposium
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2012-01-20
  • [学会発表] A new glass-coated optical and electrical probe for optogenetic investigation of monkey brain functions2012

    • 著者名/発表者名
      田村啓太, et al
    • 学会等名
      Kyoto University and The University of Tokyo, Global COE Joint Symposium
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2012-01-20
  • [学会発表] Selective manipulation of cerebellar Purkinje cell activity using optogenetics in vivo2011

    • 著者名/発表者名
      Tsubota T., et al
    • 学会等名
      The Society for Neuroscience's 41th annual meeting
    • 発表場所
      Washington convention center (WA, USA)
    • 年月日
      2011-11-13
  • [学会発表] 2シストロン性レンチウイルスベクターを用いたラット及びサルの神経回路の選択的可視化法2011

    • 著者名/発表者名
      大橋陽平, et al
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川)
    • 年月日
      2011-09-17
  • [学会発表] 小脳プルキンエ細胞活動のin vivo光遺伝学的操作手法の確立2011

    • 著者名/発表者名
      坪田匡史, et al
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川)
    • 年月日
      2011-09-16
  • [学会発表] 光ファイバーを内包したガラス皮膜タングステン電極の開発:動物脳深部における蛍光測定、光遺伝学的光刺激およびシングルユニット記録2011

    • 著者名/発表者名
      田村啓太, et al
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川)
    • 年月日
      2011-09-16

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公開日: 2013-06-26  

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