| 研究課題/領域番号 |
25430024
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 独立行政法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
水口 留美子 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (70450418)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 前障 / 神経投射 / アデノ随伴ウイルスベクター / DREADD |
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| 研究概要 |
前障は大脳皮質と基底核の間に存在するシート状の脳領域で、すべての哺乳類に存在するがその生理機能はほとんど分かっていない。我々は、前障の投射ニューロンで特異的にCre組換え酵素を発現するトランスジェニックマウス（Cla-Creマウス）を用いて、前障を介する神経回路と前障の生理機能を解明することを目的として実験を行った。まず、前障投射ニューロンの投射様式を明らかにするために、アデノ随伴ウイルスベクターを用いてCre依存的に蛍光蛋白質tdTomatoを発現させ、Cre陽性ニューロンを可視化した。その結果、Cre陽性ニューロンは、前頭前皮質を含む広範囲の大脳皮質（主にIV層）、前嗅核、扁桃体基底外側部、嗅内皮質など、脳内の幅広い領域へ投射することが明らかとなった。これらの投射の大部分は同側性であったが、終脳前部への投射は対側にも認められた。また、前障の前後軸に沿って異なる領域にウイルス注入を行った結果、前頭前皮質や前嗅核は、主に前障の前方部から投射を受けることが明らかとなった。次に前障の生理機能について調べるために、Cre陽性ニューロンの神経活性を人為的に操作することを試みた。まず、アデノ随伴ウイルスベクターを用いてCre依存的にジフテリア毒素（DTA）を発現させたところ、約90%のCre陽性ニューロンを死滅させることに成功した。また、DREADD（Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs）と呼ばれる変異型ムスカリン受容体をCre依存的に発現させ、リガンドであるCNO（clozapine N-oxide）を腹腔内注射することにより、Cre陽性ニューロンの活性を人為的にオン・オフできることを確認した。今後はこれらのマウスを用いて包括的な行動実験スクリーニングを行い、前障の生理機能を明らかにしていく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の研究計画では、Cla-Creマウスを他のトランスジェニックマウスと交配させることにより、Cre依存的に外来遺伝子を誘導する予定であったが、発生期にCreが前障以外の場所でも発現してしまうため、前障特異的に外来遺伝子を誘導するのが困難であった。しかしながら、成体Cla-Creマウスにアデノ随伴ウイルスベクターを定位的に注入することにより、非常に効率良く前障投射ニューロン特異的に外来遺伝子を誘導することができた。この方法を用いてCre陽性ニューロンを可視化し、前障投射ニューロンの全体的な投射様式を明らかにすることができた。また、DTAやDREADDを誘導することにより、Cre陽性ニューロンの神経活性を人為的に制御することに成功した。現在は、狂犬病ウイルスベクターを用いた逆行性経シナプスラベルや、マウスの行動実験などの予備実験も開始している。これらのことから、研究は概ね計画通りに順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
Cre依存的に蛍光蛋白質Brainbowを発現させることにより、個々のCre陽性ニューロンを異なる色で染め分け、単一ニューロンレベルで投射様式を明らかにする。また、狂犬病ウイルスベクターを用いた逆行性経シナプスラベルにより、Cre陽性ニューロンに入力するニューロンを同定する。これら解析により、前障を含む脳内神経回路の詳細を明らかにする。また、Cre陽性ニューロンの神経活性を人為的に操作したマウスを用いて種々の行動解析を行い、前障の生理機能を解明する。動物の行動に伴って、前障を介する神経回路がどのように機能し修飾されるのかを、さらに詳しく調べる。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
学会参加等のための旅費として450,000円を予定していたが、本年度は研究がまだ進展途中であったため学会発表の機会がなかった。その分消耗品などを多めに購入したが、全てを使い切らなかった。
金額が些少のため、次年度の消耗品（試薬、動物等）の費用の一部として充当する予定である。
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