研究課題
基盤研究(B)
記憶・学習、情動など、神経系の可塑的な変化を伴う脳の高次機能や、概日リズム(約24時間周期のリズム)を作り出す体内時計など、脳の持つ多くの機能では、神経細胞における遺伝子の発現調節が重要な役割を果たしている。この様な分子レベルの変化を、in vivoでリアルタイムに観察することができれば、脳機能のメカニズムを解明する上で、多大の成果をもたらし得る。本研究では、記憶・学習を始めとした脳機能に対応して、蛍光蛋白を発現するトランスジェニックマウスを作成し、脳における遺伝子レベルの変化をリアルタイムに観察する手法の開発を行った。研究の第一段階として、強い蛍光強度を示し、なおかつ細胞内で短時間に分解される、レポーターの開発を行った。次に、このレポーターの遺伝子を、脳活動に伴って誘導されることが知られている、Arc遺伝子やZif268遺伝子のプロモーターにつなぎ、トランスジェニックマウスの作成を行った。特にArc遺伝子のプロモーターを使ったマウスでは、大脳皮質や海馬、線条体など、可塑的な変化が起こり易い脳の領城でレポーターの強い発現が見られた。さらに、このマウスでは、眼からの光刺激に対応して、大脳皮質視覚野に強い蛍光が誘導された。大脳皮質における蛍光の変化を、生きたマウスで経時的に観察するため、麻酔下でマウスの頭蓋骨を削って薄くし、さらにその上から無色透明な樹脂を塗り、頭蓋骨越しに脳が観察できるような処置を施した。この処置により、生きているマウスの大脳皮質の蛍光変化を、経時的に観察することができるようになった。すなわち、脳内の遺伝子レベルの変化をリアルタイムで観察することが可能となった。今後、この手法を、様々な脳機能の解析に適用していく予定である。
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Journal of Bioscience and Bioengineering 103(in press)
Journal of Bioscience and Bioengineering 103, (in press)