大規模機能的コネクトミクス法の創出

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K19438
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 林 朗子 (高木朗子) 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (60415271)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• キーワード: AS-PaRac1 / 大規模機能的コネクトミクス / セル・アンサンブル / シナプス・アンサンブル

研究実績の概要

増強したスパインとともに、シナプス前・後部神経細胞を神経活動依存的に同時標識する方法を確立し、学習時に活動した特定のニューロン集団（セル・アンサンブル）と、学習に伴い増強するシナプス群（シナプス・アンサンブル）を大規模に標識する手法の創出を目指す。このような目的に使用するプローブの理想的な遺伝子発現は、神経活動に伴い迅速かつ比較的強い遺伝子発現とともに速やかに分解される性質を持つべきと思われる。そこで神経活動依存性プロモーターや蛍光タンパク質の種類、蛋白質分解誘導ペプチドの付加などの条件検討を行い、コンストラクトの最適化を行った。シナプス前部プローブ（mTq-VAMP2）、シナプス後部側の神経細胞形態マーカー（tdTomato、フィラー）を作成は、プロモーターと蛋白質分解シグナルとして機能するPEST配列を付加することにより、適切な分解効率を有するシナプス前部および後部側神経細胞フィラーを選出した。これらのシナプス前部プローブ、シナプス後部側の神経細胞形態マーカー、AS-PaRac1-mCloverを発現するトリプル・トランスジェニック（TG）マウスを作成し、大規模かつ定量的な「機能的」コネクトミクスのための技術基盤の準備をおこなった。トランスジェニックマウスのファウンダーが15匹（シナプス前部マーカー）、9匹（シナプス後部マーカー）生まれており、現在、ファウンダーマウスを繁殖させ、今後F1世代を用いて発現量と発現細胞の密度が適正な系統を選別している。今後は、これらのTGマウスを用いて、ストレスに対する脆弱マウス（脆弱群）と疾患抵抗マウス（抵抗群）の差が如何にして生じるのかについてシナプス・アンサンブルの観点で定量的かつ大規模に可視化及び操作する。

研究成果

• [雑誌論文] Synaptic functions and their disruption in schizophrenia: From clinical evidence to synaptic optogenetics in an animal model (2019)
  • 著者名/発表者名: Kisho Obi-Nagata, Yusuke Tenma, Akiko Hayashi-Takagi
  • 雑誌名: Proceedings of the Japan Academy, Ser. B 巻: 未定 ページ: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Landscape for Tissue Clearing Based on Hydrophilic Reagents (2018)
  • 著者名/発表者名: Tainaka K, Murakami TC, Susaki EA, Shimizu C, Saito R, Takahashi K, Hayashi-Takagi A, Sekiya H, Arima Y, Nojima S, Ikemura M, Ushiku T, Shimizu Y, Murakami M, Tanaka KF, Iino M, Kasai H, Sasaoka T, Kobayashi K, Miyazono K, Morii E, Isa T, Fukayama M, Kakita A, Ueda HR
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 24 ページ: 2196～2210.e9
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.07.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcineurin knockout mice show a selective loss of small spines (2018)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Hitoshi、Hayashi-Takagi Akiko、Nagaoka Akira、Negishi Makiko、Ucar Hasan、Yagishita Sho、Ishii Kazuhiko、Toyoizumi Taro、Fox Kevin、Kasai Haruo
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 671 ページ: 99～102
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2018.02.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] 増大特集 記憶と忘却に関わる脳のしくみ-分子機構から健忘の症候まで 学習・記憶の細胞基盤-シナプス・アンサンブルを可視化・操作する技術の創出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 壮泰、宮本 成美、千葉 久実、小尾 紀翔、林(高木) 朗子
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 巻: 70 ページ: 713～721
  • DOI: 10.11477/mf.1416201072
  • 査読あり