ニューロンタイプ特異的遺伝子操作による中枢概日ペースメーカーの動作原理の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05120
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 三枝 理博 金沢大学, 医学系, 教授 (20296552)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 概日リズム / 体内時計 / 時計遺伝子 / 視交叉上核 / トランスジェニックマウス

研究実績の概要

本研究では、中枢概日ペースメーカー・視交叉上核（SCN）の神経ネットワークが、強固で安定した概日リズムを発振するメカニズムを、ニューロンタイプ特異的な遺伝子操作を用いて明らかにすることを目的としている。
本年度は、AVPニューロン特異的にcasein kinase 1 delta (CK1d)を欠損したマウス(細胞時計の周期が長くなる）、AVPニューロン特異的にCK1dをk蒸発ゲンしたマウス(細胞時計の周期が短くなる)の、概日行動リズム、SCNスライスにおける時計遺伝子発現リズムの詳細な解析を完了し、論文発表した。AVPニューロンの細胞時計周期に応じて概日行動リズムの周期も同様に変化することが明らかになり、AVPニューロンがSCNのペースメーカー細胞としての機能を持つことが分かった。一方、VIPニューロンに特異的にCK1dを欠損したマウスでは、概日行動リズムに大きな変化は現れなかった。SCNスライスでのAVPニューロン、VIPニューロンの電気生理学的な解析も進めており、これらのニューロンの静止膜電位、発火頻度、GABA応答性などの特徴を明らかにした。また、ニューロンタイプ特異的に概日遺伝子発現リズムをモニターするレポーターAAVを作成した。このレポーターを提供して共同研究を行い、アストロサイトにおける細胞時計の重要性を示す論文を発表した。さらに、逆行性経シナプストレーサーを用いた、SCNのAVPニューロン、VIPニューロンの上流ニューロンの網羅的探索も開始した。

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

ほぼ研究計画の通りに、研究が進んでいる。論文発表も行った。

今後の研究の推進方策

AVPニューロン、VIPニューロンの電気生理学的解析を完了する。ニューロンタイプ特異的にVgatを欠損したマウスについて、概日行動リズム、SCN遺伝子発現リズムの解析を完了する。逆行性経シナプストレーサーを用いた、SCNのAVPニューロン、VIPニューロンの上流ニューロンの探索も始めているので、継続して行う。

研究成果

• [国際共同研究] Washington University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Washington University
• [国際共同研究] University College London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University College London
• [雑誌論文] The intrinsic microglial clock system regulates interleukin-6 expression. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakazato R, Hotta S, Yamada D, Kou M, Nakamura S, Takahata Y, Tei H, Numano R, Hida A, Shimba S, Mieda M, Hinoi E, Yoneda Y, Takarada T
  • 雑誌名: Glia 巻: 65 ページ: 198-208
  • DOI: 10.1002/glia.23087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fine-Tuning Circadian Rhythms: The Importance of Bmal1 Expression in the Ventral Forebrain. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Hasegawa E, Kessaris N, Sakurai T
  • 雑誌名: Front Neurosci 巻: 11 ページ: 55
  • DOI: 10.3389/fnins.2017.00055
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synchronous circadian voltage rhythms with asynchronous calcium rhythms in the suprachiasmatic nucleus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Enoki R, Oda Y, Mieda M, Ono D, Honma S, Honma KI
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 114 ページ: E2476-E2485
  • DOI: 10.1073/pnas.1616815114
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Astrocytes Regulate Daily Rhythms in the Suprachiasmatic Nucleus and Behavior. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tso CF, Simon T, Greenlaw AC, Puri T, Mieda M, Herzog ED
  • 雑誌名: Curr Biol 巻: Epub ページ: Epub
  • DOI: 10.1016/j.cub.2017.02.037
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Manipulating the Cellular Circadian Period of Arginine Vasopressin Neurons Alters the Behavioral Circadian Period. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Okamoto H, Sakurai T
  • 雑誌名: Curr Biol 巻: 26 ページ: 2535-2542
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.07.022
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] QRFP-Deficient Mice Are Hypophagic, Lean, Hypoactive and Exhibit Increased Anxiety-Like Behavior. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okamoto K, Yamasaki M, Takao K, Soya S, Iwasaki M, Sasaki K, Magoori K, Sakakibara I, Miyakawa T, Mieda M, Watanabe M, Sakai J, Yanagisawa M, Sakurai T
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 ページ: e0164716
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164716
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] バソプレシン産生ニューロンは視交叉上核のペースメーカー機能に重要な役割を果たす (2017)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博
  • 学会等名: 日本生理学会
  • 発表場所: アクトシティ浜松 (静岡県浜松市)
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] AVP neurons play a critical role in the circadian pacemaking of the SCN. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mieda M
  • 学会等名: Sapporo Symposium on Biological Rhythm
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-11-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] AVPニューロンの細胞時計の周期に応じて概日行動リズムの周期も変化する (2016)
  • 著者名/発表者名: 三枝理博、岡本仁、櫻井武
  • 学会等名: 日本神経科学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-22
• [学会発表] Manipulating the cellular circadian period of AVP neurons alters the behavioral circadian period. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mieda M, Okamoto H, Sakurai T
  • 学会等名: Society for Research on Biological Rhythms (SRBR)
  • 発表場所: The Innisbrook Golf Resort (Palm Harbor, Florida, USA)
  • 年月日: 2016-05-21 – 2016-05-25
  • 国際学会
• [備考] 体内時計が刻む1日の長さを決める細胞を発見！
  • URL: http://www.kanazawa-u.ac.jp/rd/40314