シナプスにおける逆行性シグナルが生後発達期の機能的神経回路形成に果たす役割の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25000015
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 狩野 方伸 東京大学, 医学系研究科, 教授
• 研究期間 (年度): 2013 – 2018
• キーワード: シナプス / シナプス刈り込み / 生後発達 / 神経回路 / 逆行性シグナル / 小脳 / 登上線維 / マウス

研究実績の概要

平成29年度の計画全体としては、ほぼ計画通り順調に達成したが、平成29年7月に入手する予定であった遺伝子改変マウスの作製が想定以上に遅れ、2カ月遅れて平成29年9月にようやく入手できた。直ちにこの遺伝子改変マウスを交配して目的とする分子(IGF-1受容体を介するシグナルを抑制すると考えられる分子)のプルキンエ細胞特異的ノックアウトマウスの作出を開始したが、想定以上にマウスの妊娠率や出産率が悪く、平成29年度に計画していたシナプス刈り込みの機能解析実験に必要なプルキンエ細胞特異的ノックアウトマウスの個体数を得るのが困難になった。そこで十分な数のマウスを得るために、交配用のマウスの個体数を増やし、当初計画より繁殖期間を4ヶ月延長する必要が生じた(平成30年5月末まで)。さらにその後、このノックアウトマウスの機能解析と研究成果の取りまとめを行って、当初計画を終了するために、平成31年度に研究費を繰り越した。まず、生後20日から30日の当該分子のプルキンエ細胞特異的ノックアウトマウスから小脳スライスを作製し、プルキンエ細胞からホールセル記録を行った。登上線維を刺激した際に発生するシナプス応答から、プルキンエ細胞にシナプス結合する登上線維の本数を求め、さらにシナプス応答の振幅、およびキネティクスを解析した。その結果、登上線維シナプス刈り込みが障害されていることを確認した。以上の電気生理学的計測を終了し、データの取りまとめを行った。

研究成果

• [雑誌論文] Monoacylglycerol lipase deficiency affects diet-induced obesity, fat absorption, and feeding behavior in CB1 cannabinoid receptor-deficient mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida K, Kita Y, Tokuoka SM, Hamano F, Yamazaki M, Sakimura K, Kano M, Shimizu T
  • 雑誌名: FASEB J 巻: 33 ページ: 2484-2497
  • DOI: 10.1096/fj.201801203R
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyperactivation of mTORC1 disrupts cellular homeostasis in cerebellar Purkinje cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, Kassai H, Nakayama H, Fukaya M, Maeda T, Nakao K, Hashimoto K, Sakagami H, Kano M, Aiba A
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 9 ページ: 2, 799
  • DOI: 10.1038/s41598-019-38730-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ectopic positioning of Bergmann glia and impaired cerebellar wiring in M1cl-overexpressing mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchihara S, Sugio S, Tanaka KF, Watanabe T, Kano M, Yamazaki Y, Watanabe M, Ikenaka K
  • 雑誌名: J Neurochem 巻: 147 ページ: 344-360
  • DOI: 10.1111/jnc.14486
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramammillary nucleus afferents to the dentate gyrus co-release glutamate and GABA and potentiate granule cell output. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hashimotodani Y, Karube F, Yanagawa Y, Fujiyama F, Kano M
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 25 ページ: 2704-2715
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.11.016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Control of excessive neural circuit excitability and prevention of epileptic seizures by endocannabinoid signaling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugaya Y, Kano M
  • 雑誌名: Cell Mol Life Sci 巻: 75 ページ: 2793-2811
  • DOI: 10.1007/s00018-018-2834-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple phases of climbing fiber synapse elimination in the developing cerebellum. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kano M, Watanabe T, Uesaka N, Watanabe M
  • 雑誌名: Cerebellum 巻: 17 ページ: 722-734
  • DOI: 10.1007/s12311-018-0964-z
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular, cellular and circuit mechanisms of activity-dependent synapse elimination in the developing cerebellum (2019)
  • 著者名/発表者名: Kano M
  • 学会等名: International Symposium : Current Perspectives on Functional and Dysfunctional Neural Circuits
• [学会発表] Discovery and investigation of cerebellar long-term depression at Masao Ito's lab (2019)
  • 著者名/発表者名: Kano M
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (第9回アジア・オセアニア生理学会連合2019年大会)
• [学会発表] Reduced synaptic inputs in prefrontal cortex by lack of a mental disorder-related epigenetic factor (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagahama K, Sakoori K, Watanabe T, Uesaka N, Kano M
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (第9回アジア・オセアニア生理学会連合2019年大会)
• [学会発表] Fndc3b promotes climbing fiber synapse elimination partly by inhibiting STAT3 in the cerebellum (2019)
  • 著者名/発表者名: Kushibe K, Mercier C, Watanabe T, Miyazaki T, Yamasaki M, Watanabe M, Uesaka N, Kano M
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (第9回アジア・オセアニア生理学会連合2019年大会)
• [学会発表] Activity-dependent synapse elimination in the developing cerebellum (2019)
  • 著者名/発表者名: Uesaka N, Kao TH, Kano M
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (第9回アジア・オセアニア生理学会連合2019年大会)
• [学会発表] Accelerated climbing fiber synapse elimination in cerebellar Purkinje cells lacking protocadherin 10 (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Inoue S, Akamatsu T, Suzuki H, Abe M, Sakimura K, Uesaka N, Kano M
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (第9回アジア・オセアニア生理学会連合2019年大会)
• [学会発表] Modulation of dentate granule cell activity during fear memory extinction in freely moving mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Carrier-Ruiz A, Sugaya Y, Kano M
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress (第9回アジア・オセアニア生理学会連合2019年大会)
• [学会発表] Neural circuit mechanisms of synapse elimination in the developing cerebellum (2018)
  • 著者名/発表者名: Kano M
  • 学会等名: The 9th International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum and Ataxias
• [学会発表] Mechanisms underlying climbing fiber synapse elimination during postnatal cerebellar development (2018)
  • 著者名/発表者名: Kano M
  • 学会等名: The 75th FUJIHARA Seminar : Cerebellum as a CNS Hub - from its evolution to therapeutic strategy
• [学会発表] Neural circuit mechanisms underlying activity-dependent synapse elimination in the developing cerebellum (2018)
  • 著者名/発表者名: Kano M
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (第41回日本神経科学大会)
• [学会発表] Retrograde BDNF signaling required for synapse elimination in the developing cerebellum (2018)
  • 著者名/発表者名: Choo M, Uesaka N, Watanabe M, Sakimura K, Kano M
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (第41回日本神経科学大会)
• [学会発表] Impaired synapse development in mouse medial prefrontal cortex by deletion of a histone-modifying enzyme implicated in psyciatric disorder (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagahama K, Sakoori K, Watanabe T, Uesaka N, Kano M
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (第41回日本神経科学大会)
• [学会発表] Roles of synaptic transmission in climbing fiber to Purkinje cell synapse elimination during postnatal cerebellar development (2018)
  • 著者名/発表者名: Kao T-H, Matsuyama K, Uesaka N, Kano M
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (第41回日本神経科学大会)
• [学会発表] Dentate granule cell activity during fear memory extinction in freely moving mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Carrier-Ruiz A, Sugaya Y, Kano M
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (第41回日本神経科学大会)
• [学会発表] Near-infrared deep brain stimulation via upconversion nanoparticle-mediated optogenetics (2018)
  • 著者名/発表者名: He L, Chen S, Zachary Weitemier A, Wang X, Tao Y, Huang AJY, Hashimotodani Y, Kano M, Iwasaki H, Parajuli LK, Okabe S, Tsutsui-Kimura I, F-Tanaka K, McHugh TJ
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (第41回日本神経科学大会)
• [学会発表] Near-infrared deep brain stimulation via upconversion nanoparticle-mediated optogenetics (2018)
  • 著者名/発表者名: Chen S, Weitemier AZ, Zeng X, HE L, Wang X, Tao Y, Huang A, Hashimotodani Y, Kano M, Iwasaki H, Parajuli LK, Okabe S, Loong D, All AH, Tsutsui-Kimura I, Tanaka KF, Liu X, Mchugh TJ
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2018 Annual Meeting
• [学会発表] Function of the adult-born neurons in memory consolidation during sleep (2018)
  • 著者名/発表者名: Kumar D, Koyanagi I, Carrier-Ruiz A, Vergara P, Sugaya Y, Srinivasan S, Kasuya M, Yu T-S, Vogt K, Muratani M, Ohnishi T, Singh S, Teixeira CM, Nondhalee P, Naoi T, Mchugh TJ, Kernie SG, Kano M, Sakurai T, Yanagisawa M, Sakaguchi M
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2018 Annual Meeting
• [学会発表] Activity of cerebellar climbing fibers represents forelimb movements during voluntary lever-pull task in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Hidaka N, Tsutsumi S, Ikezoe K, Isomura Y, Kano M, Kitamura K
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2018 Annual Meeting
• [学会発表] Organization of the functional inputs from the sensorimotor cortex to the cerebellum revealed by transcranial optogenetic mapping (2018)
  • 著者名/発表者名: Choo M, Hira R, Matsuzaki M, Ikezoe K, Augustine GJ, Kano M, Kitamura K
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2018 Annual Meeting