グルタミン酸脱炭酸酵素の遺伝子欠損マウスを用いたＧＡＢＡ神経伝達機構の研究

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26290002
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 柳川 右千夫 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (90202366)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: GABA / GAD65 / GAD67 / ノックアウトマウス / テトラサイクリン発現システム

研究実績の概要

GABAは神経系の主要な抑制性伝達物質として脳の機能を構築する上で中心的役割を果たしている。GABAは、グルタミン酸脱炭酸酵素（GAD; GAD65とGAD67の2型存在）により合成され、GAD65とGAD67は異なる遺伝子にコードされる。本研究では、GABA神経伝達機構、GABAニューロンの役割、GABA自体の役割、およびGAD65分子とGAD67分子の役割を明らかにすることを目的とした。
GAD67完全型ノックアウトマウスは出生日に全例致死であり、出生日以降の解析ができない。そこで、テトラサイクリン発現システムを利用した時期特異的GAD67ノックアウトマウスの作製を目指した。時期特異的GAD67ノックアウトマウスの作製には、GAD67-tTAノックインマウス（既に作製）とGAD67-tetノックインマウスが必要である。GAD67-tetノックインマウスは、体外受精により得ることができた。2種類のノックインマウスを交配し、ダブルノックインマウスを得た。このダブルノックインマウスにドキシサイクリンを含む餌であるいは含まない餌で飼育した場合の大脳皮質と小脳におけるGAD67発現量についてウエスタンブロット法で比較検討した。ドキシサイクリンを含む餌で4週間飼育した場合、いずれの脳領域でもGAD67発現量が減少した。次に、ドキシサイクリンを含まない餌に戻して4週間飼育するとGAD67発現量が回復した。以上の結果は、ダブルノックインマウスが時期特異的GAD67ノックアウトマウスであることを示唆する。
脳におけるGAD65とGAD67の発現についてラットとマウスでは違いがある。そこで、GAD67完全型ノックアウトラットを作製し、解析した。3週齢で生存するGAD67完全型ノックアウトラットが確認され、出生日に全例致死のGAD67完全型ノックアウトマウスとは重症度が異なることが判明した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Otto-von-Guericke University Magdeburg(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Otto-von-Guericke University Magdeburg
• [雑誌論文] Inhibitory neuron-specific Cre-dependent red fluorescent labeling using VGAT BAC-based transgenic mouse lines with identified transgene integration sites. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaneko R, Takatsuru Y, Morita A, Amano I, Haijima A, Imayoshi I, Tamamaki N, Koibuchi N, Watanabe M, Yanagawa Y.
  • 雑誌名: J Comp Neurol. 巻: 526 ページ: 373-396.
  • DOI: 10.1002/cne.24343.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct response properties of rat prepositus hypoglossi nucleus neurons classified on the basis of firing patterns. (2017)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Yanagawa Y.
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: 121 ページ: 18-28
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.03.003.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abnormal gamma-aminobutyric acid neurotransmission in a Kcnq2 model of early-onset epilepsy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Uchida T, Lossin C, Ihara Y, Deshimaru M, Yanagawa Y, Koyama S, Hirose S.
  • 雑誌名: Epilepsia 巻: 58 ページ: 1430-1439
  • DOI: 10.1111/epi.13807.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A glycine transporter 2-Cre knock-in mouse line for glycinergic neuron-specific gene manipulation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kakizaki T, Sakagami H, Sakimura K, Yanagawa Y.
  • 雑誌名: IBRO Rep. 巻: 3 ページ: 9-16
  • DOI: 10.1016/j.ibror.2017.07.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparisons of neuronal and excitatory network properties between the rat brainstem nuclei that participate in vertical and horizontal gaze holding. (2017)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Sugimura T, Yanagawa Y.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 4 ページ: e0180-17
  • DOI: 10.1523/ENEURO.0180-17.2017.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Generation and characterization of glutamate decarboxylase knockout rats. (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujihara K, Kakizaki T, Miyata S, Watanabe M, Ohshiro T, Mushiake H, Miyasaka Y, Mashimo T, Yanagawa Y.
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] TALENを用いたゲノム編集で作製したグルタミン酸脱炭酸酵素65ノックアウトラットの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柳川右千夫、柿崎利和、渡辺雅彦
  • 学会等名: 日本ゲノム編集学会第2回大会
• [学会発表] Premature lethality in glutamate decarboxylase 65-deficient rats. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kakizaki T, Watanabe M, Yanagawa Y.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [備考] 群馬大学 大学院医学系研究科 医学部 医学科 大学院医学系研究科 医科学専攻 組織 遺伝発達行動学
  • URL: http://www.med.gunma-u.ac.jp/med-organization/neurosci/neurosci-development/106.html