| 研究課題/領域番号 |
18H04016
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
八木 健 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (10241241)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 短期記憶 / セルアセンブリ / クラスター型プロトカドヘリン / シナプス / 神経回路 / 細胞系譜 / 記憶 / 細胞接着 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、cPcdh遺伝子群の個々の神経細胞でのランダム発現と神経回路形成のメカニズムを捉え、操作することにより、セルアセンブリ形成のメカニズムを明らかにすることである。本年度は、以下の項目で研究成果を上げることができた。１）cPcdh遺伝子発現を可視化したノックインマウスの作製に成功し、アイソフォーム特異的なランダム発現を確認した。その結果、個体ごとに発現パターンの違いが認められ、左右対称な発現は確認できなかった。また、β3-Tomatoノックインマウスにおいてβ3-Tomato発現細胞特異的な回路について解析することができた。さらに、CreER2Tノックインマウスの作製に成功し、タモキシフェン依存的にcPcdh発現を制御することに成功した。
２）大脳皮質では、同一細胞系譜の神経細胞における回路形成、神経活動パターンの類似性が報告されている。iPS細胞キメラマウスを用いることにより、同一細胞系譜での神経細胞の分布と、cPcdh遺伝子発現細胞との関係を、単一細胞遺伝子発現解析をRamDA-seq法を用いて解析した。その結果、細胞系譜依存的に発現パターンの一致が認められた。
３）Pcdhαの多様性減少マウスでは、短期記憶の異常が認められている。このマウスを用いて新規環境下における神経活動をc-fos発現を用いて解析した。その結果、前頭前野領域での発現パターンの異常が認められた。
４）cPcdhホモフィリック結合をFRETを用いて可視化する方法を確立することに成功した。その結果、cPcdhホモフィリック結合が細胞外カルシウムにより変化することを明らかにすることができた。また、このFRETプローブを用いて海馬神経細胞におけるホモフィリック相互作用の解析を開始することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
１）cPcdh遺伝子発現を可視化したノックインマウス系統の作製に成功している。β3-Tomatoノックインマウスにおいてβ3-Tomato発現細胞特異的な回路について解析することができた。また、CreER2Tノックインマウスの作製に成功して、発現変化や特異的回路形成へのアプローチが可能となった。
２）iPS細胞キメラマウスを用いて同一細胞系譜におけるcPcdh遺伝子発現の関係を、単一細胞遺伝子発現解析をRamDA-seq法を用いて解析できた。その結果、細胞系譜依存的に発現パターンの一致を明らかにした。
３）短期記憶の異常が認められているPcdhαの多様性減少マウスの新規環境下における神経活動を解析し、前頭前野領域での発現パターンの異常を明らかにした。
４）cPcdhホモフィリック結合をFRETを用いて可視化する方法を確立することに成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
１）cPcdh遺伝子発現を可視化したノックインマウスを用いて、発現変化や特異的回路形成へのアプローチを行う。また、ノックインマウスを用いて記憶をコードしているセルアセンブリをin vivi Caイメージング法により捉え、cPcdhアイソフォーム発現細胞とセルアセンブリとの関係を解析する。
２）短期記憶の異常が認められているPcdhαの多様性減少マウスの新規環境下における神経活動を解析し、前頭前野領域での発現パターンの異常を明らかにすることができた。今後は、この神経活動の異常と短期記憶の異常との関係を明らかにする。
３）cPcdhホモフィリック結合をFRETを用いて可視化するマウスを作製し、cPcdhホモフィリック相互作用の役割を、シナプス形成、自己忌避活性において明らかにする。
４）cPcdh特異的発現するアデノ随伴ウイルスを作製し、海馬及び大脳皮質における神経細胞に特異的に発現させ、cPcdhアイソフォーム発現と回路形成、セルアセンブリ形成への役割を明らかにする。
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