中枢同定ニューロンへの遺伝子操作による人為的行動修飾の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13878170
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 長浜 辰文 神戸大学, 理学部, 助教授 (70145001)
• キーワード: アメフラシ / 遺伝子操作 / 人為的行動修飾 / Kチャンネル / ニューロン特性 / 過剰発現 / 摂食行動 / 介在ニューロン

研究概要

本研究の目的は次のようである。神経系が単純なアメフラシを用い、摂食行動に関与すると思われる1個のニューロンへ遺伝子を注入し特定のイオンチャンネルや受容体を過剰発現させる。この操作により神経回路網内の特定ニューロンの興奮性やシナプス伝達効率を変化させ、それに伴う行動変化を調べることから特定ニューロンおよび特定部位のシナプス伝達の役割を明確にする。
実験では、アメフラシニューロン発現ベクター(pNEX)に組み込んだKチャンネル(akv1,akv5)のcDNAを単離した中枢の同定ニューロン(MA)へ注入し、過剰発現後のニューロン特性の変化を調べた。その結果、いずれも脱分極通電による発火頻度がコントロールに比べて大きく減少した。MAは閉口運動ニューロン(JC)を単シナプス性に抑制し、JCの発火パターン形成で重要な役割をはたすと考えられている。そこでMAにakv1タイプKチャンネルを過剰発現させ、神経刺激により疑似摂食パターンを誘発すると、MAニューロンの発火頻度はコントロールに比べ極端に減少した。またそれに伴ないJCの発火パターンも変化した。以上の結果、Kチャンネルの過剰発現により特定ニューロンの発火特性を大きく変えることができ、それだけで運動ニューロン出力パターンを調節できることが明らかになった。
現在、動物に外科的手術を施してMAにKチャンネルを過剰発現させて行動変化を調べようとしているが、手術後の生存率が悪くいまだ成功していない。また、MAはコリン作動性でありJCにはClチャンネル結合型ACh受容体が存在する。そこでJCにマウス由来の陽イオンチャンネル結合型ACh受容体を過剰発現させ、MAがJCに誘発するシナプス電位の性質を変化させようと試みている。現在までα7型受容体を過剰に発現させることには成功したが機能的な変化がおこらないことがわかった。現在この原因を調べている。

研究成果

• [文献書誌] Yoshida, R: "Search for cerebral G cluster neurons responding to taste stimulation with seaweed in Aplysia kurodai by the use of calcium imaging"Journal of Neurobiology. 54(In press). (2003)
• [文献書誌] 吉田 竜介: "カルシウムイメージング法を用いた摂食神経回路網の研究"生物物理. 43. 15-20 (2003)
• [文献書誌] Narusuye, K: "Cerebral CBM1 neuron contributes to synaptic modulation appearing during rejection of seaweed in Aplysia kurodai"Journal of Neurophysiology. 88. 2778-2795 (2002)
• [文献書誌] 成末 憲治: "アメフラシ中枢神経系における摂食、吐き出し応答のスイッチ機構"比較生理生化学. 19. 14-21 (2002)
• [文献書誌] Yoshida, R: "Calcium imaging for detection and estimation of spike activities in Aplysia neurons"Zoological Science. 18. 631-643 (2001)
• [文献書誌] Nagahama, T.: "Synaptic modulation contributes to firing pattern generation in jaw motor neurons during rejection of seaweed in Aplysia kurodai"Journal of Neurophysiology. 82. 2579-2589 (1999)