| 研究課題/領域番号 |
16K07345
|
|---|
| 研究機関 | 名古屋大学 |
|---|
研究代表者 |
安達 良太 名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (00436057)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| キーワード | 蝸牛神経核 / 脳幹切片培養 / 軸索起始部 / 電位依存性K+チャネル / 周波数局在性 / 活動依存的可塑性 |
|---|
| 研究実績の概要 |
トリの蝸牛神経核である大細胞核の神経細胞はその軸索起始部の長さも含め、神経核内の周波数域毎に異なる性質を示す。昨年度までに、培養切片にすることでこの周波数特異性がほとんどなくなることを明らかにし、さらに持続的な脱分極を誘導することで高周波数域の細胞においてのみ低電位活性化型K+チャネル由来のK+電流が増大することを見出した。これはin vivoの発生段階で見られる性質であり、神経核の周波数特異性を作り出す機構でもある。今年度はこの解析を更に進め、脱分極によってL型の電位依存性Ca2+チャネルを介したCa2+流入が生じ、これがトリガーとなって高周波数域の細胞におけるK+電流が増大することを明らかにした。しかもCa2+の流入量は高周波数域と低周波数域の細胞で変わらないため、これらの細胞内における情報伝達経路が異なることが示唆された。よって、神経核内の細胞はもともとの性質が異なっており、神経活動がトリガーとなって周波数域に応じた性質の違いが作り出されると考えられる。この結果は現在投稿中である。
交付申請書では今年度の研究計画として、軸索起始部可塑性のダイナミクス解析を挙げた。昨年度の報告書においてK+電流を阻害すると軸索起始部が短くなり、この条件をもとにスクリーニングを行うことで軸索起始部可塑性に関わる分子を同定すると記載した。しかしながらスクリーニングを進める過程で軸索起始部が短くなるという現象が不安定であることがわかり、新たな条件を探索中である。同時に軸索起始部が長くなる条件を用いてスクリーニングを行ってもいるが、まだ候補分子は得られていない。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究実績の概要で述べたように、実験系として用いる大細胞核神経細胞の特性については周波数特性の形成機構を含め、解析が進展した。しかしながら軸索起始部可塑性に関わる分子の同定には至っていない。昨年度の報告書に記載した可塑性関連分子のスクリーニングに使用する条件が不安定であったためである。薬剤処理によって軸索起始部の可塑性を引き起こすことができれば簡便にスクリーニングを行うことができるため、イオンチャネルの阻害剤等を用いてより安定した条件を探していたが、条件の決定に至っていない。軸索起始部の短縮を引き起こすには、単に活動を上げるだけでは効果がなく、発生する活動電位の頻度やパターンを変えなければならない可能性が考えられる。そのため、チャネルロドプシンを大細胞核に発現させて光刺激によって活動電位の頻度やパターンを変える実験を行う予定である。
|
| 今後の研究の推進方策 |
軸索起始部の可塑性を引き起こすために上記の通りチャネルロドプシンを用いて活動電位の頻度やパターンを変える。チャネルロドプシンを含むプラスミドは入手済みであり、エレクトロポレーション法によるニワトリ胚への導入および光刺激の最適化などの予備実験を行っている。この実験により軸索起始部可塑性の再現を試みる。また、軸索起始部が長くなる条件を用いてのスクリーニングも続ける。
軸索起始部の可視化に関しては、従来のプラスミドを用いた発現系では過剰発現してしまい、軸索起始部という限定された位置に局在することが難しいのではないかと考えた。そこで、CRISPER-Cas9を用いてゲノム由来の発現系に切り替えることを試みる。
今年度、高周波数域の大細胞核神経細胞におけるK+電流の増大に細胞外から流入するCa2+が関わることを見出した。この際カルシウムイメージングを行ったが、この手法は軸索起始部の可塑性機構を調べる上でも重要な手法となり得る。ラット海馬の神経細胞では活動に応じて軸索起始部が長さを変えずに移動するが、その可塑性にカルシニューリンが関わるという報告がある。また、マウスの蝸牛神経核の細胞では軸索起始部にT型、R型の電位依存性Ca2+チャネルが局在し、活動電位の発生に寄与するという報告もある。これらのような局所のCa2+変動が軸索起始部の可塑性に関わる可能性も大いにあるため、イメージング等の技術も駆使して可塑性機構の解明を進めたい。
|
