| 研究課題/領域番号 |
20H00482
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
竹内 春樹 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任准教授 (70548859)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 嗅覚 / 神経活動 / 神経回路形成 / 発達 / 遺伝子発現 |
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| 研究実績の概要 |
高等動物の神経回路は、遺伝的プログラムに加え発達期に生じる電気的な神経活動を介した精緻化を経て完成される。マウスの嗅覚系では、個々の嗅覚神経細胞で発現する嗅覚受容体に由来する自発的な神経活動が神経突起を制御する軸索選別分子の発現を制御することが知られている。本年度では、発達期の嗅覚神経細胞がどのような神経活動パターンを示すのかを調べるための実験を実施し、下記のことを明らかにした。
・嗅覚神経細胞は、鼻腔奥に位置する嗅上皮と呼ばれる硬い骨に覆われた組織の中に存在するため、顕微鏡によるアクセスが難しかった。我々は、特殊な外科手術を行うことにより、ダメージを最小限にしつつ嗅上皮を露出させることに成功した。
・遺伝子改変技術を駆使して、嗅覚神経細胞特異的にカルシウムセンサー蛋白質を発現する遺伝子改変動物を作出し、上述の外科手術を用いて世界に先駆けて生きたマウスの嗅覚神経細胞から自発的な神経活動の記録に成功した。その結果、多くの器官で観察されるような神経細胞同士の同期的な活動が存在しないことを見出した。
・特定の嗅覚受容体を発現する細胞でのみ組み換え酵素Creを発現する遺伝子改変動物を作出し、Cre依存的にカルシウムセンサー蛋白質を発現する遺伝子改変動物を交配することにより、特定の嗅覚神経細胞でのみ自発的な神経活動を記録することができる遺伝子改変度物を作出した。
・RNAシークエンスにより嗅覚神経細胞の遺伝子発現プロファイルを明らかにした。この遺伝子発現プロファイルのうち既知の軸索選別分子の発現パターンをもとに発現するORの種類を推定するデコーディングを試みたが、高い精度は得られなかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
・特定の嗅覚受容体を発現する嗅覚神経細胞でのみカルシウムセンサー蛋白質を発現する遺伝子改変動物の作出することを試みたが、発達期にわずかに漏れて発現するCre組換え酵素により目的の嗅覚受容体を発現する細胞以外の細胞においてもカルシウムセンサー蛋白質が発現してしまう系統が得られてしまい、詳細な発現確認実験が必要となった。
・使用する麻酔の種類によって、手術から個体が回復し、嗅覚神経細胞の自発的な神経活動が記録できるまでに時間がかかることが分かった。
・コロナ禍により、実験時間に制限がかかったこと、試薬や備品の納品が遅れたことなどが理由で思うように進まない時があった。
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| 今後の研究の推進方策 |
・特定の嗅覚受容体を発現する細胞でのみカルシウムセンサー蛋白質を発現する遺伝子改変動物を作出するために、上述の遺伝子改変動物の嗅上皮にCre依存的にカルシウムセンサー蛋白質を発現する発現するウイルスベクターを感染させることで、発達期に漏れるCreによる想定外の発現を抑える実験を実施中である。現時点でアデノウイルスとアデノ随伴ウイルスのセロタイプ９が嗅覚神経細胞への感染効率が高いことが分かってきており、今後更なる解析を通じて、目的の遺伝子改変動物が作出可能かを検証する。
・手術後の神経活動記録に関しては、手術から神経活動記録までの時間を十分に空けること、イソフルランなどの吸入麻酔剤を使用しないといった操作により解決した。
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