研究課題
メラノプシンは一部の網膜神経節細胞に発現する光感受性膜タンパク質である。470nm付近の青色光を感知して活性化され、Gqタンパク質と細胞内情報伝達系を介して情報を伝える作用を有する。メラノプシンの光感受性は、現在光遺伝学に用いられているチャネルロドプシン類よりも約1000倍高く、また効果も持続的である。メラノプシンを網膜神経節細胞以外の細胞に異所性に発現させると、弱い光でその活動を持続的に操作できる。睡眠覚醒調節に重要なオレキシン神経細胞にメラノプシンを発現させて、光でその活動を操作することで睡眠覚醒を制御することを試みた。オレキシン神経細胞特異的にメラノプシンを発現する遺伝子改変マウスの作成を行った。免疫組織化学的解析によって、オレキシン神経細胞特異的にメラノプシンが発現していることを確認した。さらにスライスパッチクランプを用いてオレキシン神経細胞から記録しながら、パルス光を照射したところ、持続的な脱分極と発火頻度の上昇が観察された。そこで、インビボにおいて、光ファイバーを視床下部に刺入し、光照射を行いオレキシン神経活動を活性化させたところ、覚醒の持続が観察された。このことは、メラノプシンが機能してオレキシン神経細胞を持続的に活性化させ、覚醒が持続したことを示している。これらのことから、メラノプシンを用いて光遺伝学を行う技術と手法を確立することができた。これまでの手法よりもより弱い光で、かつ持続的に神経活動を操作することが可能となった。
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