新規細胞ラベリング法による神経伝達物質コードの解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26250001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷本 拓 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70714955)
• 研究分担者: 近藤 周 国立遺伝学研究所, 系統生物研究センター, 助教 (90408401)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 神経科学

研究実績の概要

記憶や思考を司る脳機能は、神経回路内における神経伝達物質による細胞間の連絡により発現する。この機能を理解するためには、接続部位における神経伝達物質と受容体を同定することが重要である。本研究ではショウジョウバエ脳において神経回路・脳領域レベルでの構成を俯瞰可能な神経伝達物質の地図を作成する。平成26年度は、神経伝達物質の放出及び受容細胞を標識するトランスジェニックライブラリーの樹立を目指し、下記のような成果を得た。
1. CRISPR/Cas9を用いた高効率ノックイン・システムの開発
我々が開発した高確率で部位特異的変異体を得るシステムを更に発展させた、新規ノックイン・システムの技術開発を行った。設計が簡便なCRISPR/Cas9ヌクレアーゼを応用し、Cas9切断部位に隣接するDNA領域に相同な配列を持った外来遺伝子ベクターをgRNAと同時注入することで、高効率でのノックインを実現した。
2. 汎用性の高いノックイン・カセットの開発とライブラリーの作成
ゲノム挿入後にトランスジーンの交換が可能なカセットを構築した。また、導入遺伝子を標的遺伝子との融合タンパクとして発現させ、自己切断配列を利用することにより、2つの別個のタンパク質として発現させるノックイン・カセットをデザインした。このカセットを、標的遺伝子の終止コドンの直前にノックインすることで、内在性タンパクの機能を破壊せずに、標的細胞に特異的に導入遺伝子をを発現させることが可能となった。

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

予定していた高効率なノックイン技術基盤の確立が順調に進んだ。平成27年度より着手予定であるショウジョウバエ脳の神経伝達物質マップ作成に向けての大きな推進力となった。

今後の研究の推進方策

昨年度に確立したノックイン技術と系統ライブラリーを活用し、平成27年度は神経伝達物質の放出及び受容細胞を標識するトランスジェニックライブラリーの樹立を目指す。また、標識された細胞の形態学的解析を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Distinct dopamine neurons mediate reward signals for short- and long-term memories. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamagata N, Ichinose T, Aso Y, Placais PY, Friedrich AB, Sima R, Preat T, Rubin GM, Tanimoto H.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 112(2) ページ: 578-83
  • DOI: 10.1073/pnas.1421930112
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mushroom body output neurons encode valence and guide memory-based action selection in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Aso Y, Sitaraman D, Ichinose T, Kaun K, Vogt K, Belliart-Guerin G, Placais PY, Robie A, Yamagata N, Schnaitmann C, Rowell W, Johnston R, Ngo T, Chen N, Korff W, Nitabach M, Heberlein U, Preat T, Branson K, Tanimoto H, Rubin G.
  • 雑誌名: eLife 巻: 3 ページ: e04580
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.04580
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The neuronal architecture of the mushroom body provides a logic for associative learning. (2014)
  • 著者名/発表者名: Aso Y, Hattori D, Yu Y, Johnston R, Iyer N, Ngo T, Dionne H, Abbott L, Axel R, Tanimoto H, Rubin G.
  • 雑誌名: eLife 巻: 3 ページ: e04577
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.04577
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shared mushroom body circuits operate visual and olfactory memories in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Vogt K, Schnaitmann C, Dylla K, Knapek S, Aso Y, Rubin GM, Tanimoto H.
  • 雑誌名: eLife 巻: 3 ページ: e02395
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife 3:e02395
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Mashroom body circuits and memory formation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: The Genetics Society Autumn Meeting 2014
  • 発表場所: The Royal Society, London (UK)
  • 年月日: 2014-11-27 – 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Mashroom body circuits and memory formation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: Neurofly 2014
  • 発表場所: Convention Center Crete Maris, Crete (Greece)
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-09
  • 招待講演
• [学会発表] Distinct dopamine neurons mediate reward signals for short- and long-term memories. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: Janelia Farm 2014 Fall Conference
  • 発表場所: Janelia Farm Reserch Campus, Ashburn (USA)
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] Neural circuits for memory formation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: The 85th Annual Meeting of the Zoological Society of Japan
  • 発表場所: Tohoku University Kawauchi Campus, Sendai
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Neural circuits for colour discrimination and learning. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H, Vogt K, Schnaitmann C, Aso Y, Rubin GM, Wachtler T, Garbers C.
  • 学会等名: 11th International Congress of Neuroethology and 36th Annual Meeting of The Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: Sapporo Convention Center, Sapporo
  • 年月日: 2014-07-29 – 2014-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] Functional diversity of the Drosophila mushroom body. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H.
  • 学会等名: Janelia Farm 2014 Spring Conference
  • 発表場所: Janelia Farm Reserch Campus, Ashburn (USA)
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-05-01
  • 招待講演