広域・多色イメージングを実現する遺伝子改変マウスの作製と応用

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K19493
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 坂本 雅行 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (00777865)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: カルシウムイメージング / 遺伝子改変マウス / ２光子励起顕微鏡 / 多色イメージング

研究実績の概要

遺伝子にコードされたカルシウムセンサーを用いた生体活動イメージングでは現在、アデノ随伴ウイルス（AAV）による遺伝子導入法が最も一般的である。しかしながら、AAVを用いた遺伝子導入法では、発現レベルがheterogeneousであることや細胞毒性などの問題があり、正確なニューロンの活動測定ができないでいた。さらにAAVでは、カルシウムセンサーの発現領域が局所的になるため、広域からの活動イメージングのための遺伝子導入法としても限界があった。本研究では、これら問題を解決するため、広域・多色活動イメージングが実現可能な遺伝子改変マウスの作製をおこなった。昨年度までに、抑制性ニューロン特異的に緑色カルシウムセンサーを発現誘導可能なトランスジェニックマウスの樹立に成功している。
令和元年度はまず、上記トランスジェニックマウスにAAVを用いて赤色カルシウムセンサーを導入して、２色イメージングが実現可能かどうかの検討をおこなった。その結果、興奮性ニューロンと抑制性ニューロンの２色同時イメージングに成功し、自発発火に対するセンサーの応答を１細胞レベルで検出することができた。次に、Thy1プロモーター制御下で赤色カルシウムセンサーを発現するトランスジェニックマウスの樹立ならびにそれらのスクリーニングをおこなった。その結果、２光子励起顕微鏡を用いた生体活動イメージングにおいて、赤色カルシウムセンサーの活動依存的な蛍光変化を計測可能なラインを樹立することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Rational Engineering of XCaMPs, a Multicolor GECI Suite for In Vivo Imaging of Complex Brain Circuit Dynamics (2019)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, Manita S, Horigane SI, Sakamoto M, Kawakami R, Yamaguchi K, Otomo K, Yokoyama H, Kim R, Yokoyama T, Takemoto-Kimura S, Abe M, Okamura M, Kondo Y, Quirin S, Ramakrishnan C, Imamura T, Sakimura K, Nemoto T, Kano M, Fujii H, Deisseroth K, Kitamura K, Bito H.
  • 雑誌名: Cell 巻: 177 ページ: 1346～1360.e24
  • DOI: 10.1016/j.cell.2019.04.007
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Widefield sensory-evoked calcium imaging in excitatory and inhibitory neurons using a G-CaMP9a transgenic mouse. (2019)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Sakamoto, Masatoshi Inoue, Kazuki Sakai, Shigetaka Kobari, SayakaTakemoto-Kimura, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Haruhiko Bito.
  • 学会等名: Sculpted Light in the Brain
  • 国際学会
• [学会発表] 個性創発メカニズム解明のための神経活動イメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 坂本 雅行
  • 学会等名: 新学術領域「個性」創発脳 第4 回若手の会・技術支援講習会
  • 招待講演