線条体の回路特異的アストロサイトーニューロン連関の役割

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02216
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 田中 光一 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (80171750)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: アストロサイト / 線条体 / 直接路 / 間接路

研究実績の概要

アストロサイトは、脳の情報処理にとって神経細胞に勝るとも劣らない重要な細胞であることが認識されてきた。さらに、脳部位により形態・細胞内カルシウム緩衝能力・pH感受性など異なった特徴を持つサブタイプに分かれることが知られている。しかし、神経細胞に比べアストロサイトの多様性がどのように脳高次機能に関与するかは不明である。本研究では、大脳基底核に着目し、最新の光遺伝学と遺伝子改変技術を駆使し、直接路と連関するアストロサイト及び間接路と連関するアストロサイトの形態学的・分子生物学的違いやそれらの活性化が運動機能に及ぼす影響を個体レベルで明らかにする。本研究により、アストロサイトの異常が示唆されているハンチントン病・アルツハイマー病・うつ病などの病態解明及び新規治療薬の開発に貢献できる。本年度は、グリア型グルタミン酸輸送体 GLT1遺伝子のpolyAシグナルの下流にloxP-STOP-loxp-GFP-L10（loxP-STOP-loxPカセットの下流にGFP-L10のcDNAを挿入したベクター）をノックインしたマウス(GLT1-LSL-GFP-L10マウス)を作成し、Fos-CreERT2マウス（c-fos遺伝子座にCreERT2酵素をノックインしたマウス）と交配し、レポーターマウスを作成した。また、D2R-tTAマウス(D2R遺伝子座にtTAをノックインしたマウス)を作成した。現在、D1R-tTAマウス(D1R遺伝子座にtTAをノックインしたマウス；理研バンクから入手)あるいはD2R-tTAマウスを上記アストロサイトレポーターマウスと交配している。

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

本研究に必要な、2種類のマウス（GLT1-LSL-GFP-L10マウスとD2R-tTAマウス）の作成の成功した。

今後の研究の推進方策

D1R-AsおよびD2R-As特異的マーカー遺伝子の妥当性の検証
昨年度に同定したD1R-As特異的マーカー遺伝子(D1R-AsM)とD2R-As特異的マーカー遺伝子(D2R-AsM)に蛍光Ca2+センサーGCaMP7をノックインしたマウスを作成する(D1R-AsM-GCaM7とD2R-AsM-GCaMP7マウス)。作成したD1R-AsM-GCaMP7マウス・D2R-AsM-GCaMP7マウスをD1R-tTAマウス・D2R-tTAマウスと交配し、D1R-tTA/D1R-AsM-GCaMP7, D2R-tTA/D2R-AsM-GCaMP7,D2R-tTA/D1R-AsM-GCaMP7, D1R-tTA/D2R-AsM-GCaMP7マウスを作成する。上記4系統のマウスの線条体にAAV9-TRE-ChR2-mCherryを注入し、急性スライス標本を作成する。大脳基底核の直接路・間接路に関与するニューロンを光刺激により選択的に活性化し、それに連関してD1R-As・D2RAsのアストロサイト内Ca2+濃度が上昇するかを解析し、D1R-Asお　よびD2R-As特異的マーカー遺伝子の妥当性を検証する。

研究成果

• [国際共同研究] University of Zurich/Institute of Pharmacology and Toxicology(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: University of Zurich/Institute of Pharmacology and Toxicology
• [雑誌論文] Spinal cord-specific deletion of the glutamate transporter GLT1 causes motor neuron death in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Kaori、Tanaka Kohichi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 497 ページ: 689～693
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.02.132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Region-specific deletions of the glutamate transporter GLT1 differentially affect seizure activity and neurodegeneration in mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Junya、Tanaka Moeko、Sugiyama Kaori、Ito Yukiko、Aizawa Hidenori、Soma Miho、Shimizu Tomoko、Mitani Akira、Tanaka Kohichi
  • 雑誌名: Glia 巻: 66 ページ: 777～788
  • DOI: 10.1002/glia.23281
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calpain-Dependent Degradation of Nucleoporins Contributes to Motor Neuron Death in a Mouse Model of Chronic Excitotoxicity (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Kaori、Aida Tomomi、Nomura Masatoshi、Takayanagi Ryoichi、Zeilhofer Hanns U.、Tanaka Kohichi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 37 ページ: 8830～8844
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0730-17.2017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Glutamate transporter GLAST controls synaptic wrapping by Bergmann glia and ensures proper wiring of Purkinje cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Taisuke、Yamasaki Miwako、Hashimoto Kouichi、Kohda Kazuhisa、Yuzaki Michisuke、Shimamoto Keiko、Tanaka Kohichi、Kano Masanobu、Watanabe Masahiko
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 114 ページ: 7438～7443
  • DOI: 10.1073/pnas.1617330114
  • 査読あり
• [備考] 分子神経科学分野
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/mri/aud/index.html