2015 年度実施状況報告書

霊長類の大脳皮質間回路操作技術の開発とその応用

研究課題

研究課題/領域番号	26430048
研究機関	国立研究開発法人理化学研究所
研究代表者	肥後剛康国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (10396757)
研究期間 (年度)	2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード	前頭前野 / 霊長類
研究実績の概要	ヒトを含む霊長類は、高度な「思考」や「注意」といった高次脳機能を有することで、複雑な環境や社会への対応や生存が可能となる。高次脳機能は、広範な脳領域の中でも特に前頭前野によって制御されるが、最近の研究から前頭前野単独では無く、むしろ他の脳部位との神経回路の重要性が指摘されている。そのメカニズムとしては、前頭前野が他の脳領域の神経活動を制御するトップダウン制御が提唱されている。例えば、ヒトがある特定の脳記憶情報を想起する「注意」を行う場合、前頭前野が視覚情報を記憶保持する側頭葉TE野を活性化する必要があると考えられている。しかし、前頭前野は複数の下流脳領域へ複雑な神経投射を伸ばしているため、どの神経回路によってトップダウン制御が実行されているかを検証することが極めて困難である。この問題の解決には、特定の神経回路の遮断法の確立が有効であるが、霊長類では遺伝的背景が同一の近交系が存在せず、遺伝子組換え技術が未成熟なため、再現性良い遺伝子発現操作が困難であること、サル使用数の制限やヒトでは侵襲実験が不可など倫理的制約もあり、国際的にその技術開発は停滞している。申請者は、この問題を解決するため、ヒトと近縁であるマカク属サルを用い研究を行った。具体的には、比較的長期の遺伝子発現を可能とするアデノ随伴ウイルスベクターを標的神経回路の両端である背外側前頭前野と側頭葉TE野に注入することで、シナプス情報伝達を阻害するテタヌストキシンを神経回路特異的に発現させることに成功した。さらに、この発現系は、今後の電気生理学実験、行動学実験に有効活用できるよう１個体内でon/offが操作可能になるよう設計されている。
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申請者は、霊長類の神経回路操作技術を開発するため、ヒトと近縁であるマカク属サルを用い研究を行った。具体的には、比較的長期の遺伝子発現を可能とするアデノ随伴ウイルスベクターを標的神経回路の両端である背外側前頭前野と側頭葉TE野に注入することで、シナプス情報伝達を阻害するテタヌストキシンを神経回路特異的に発現させることに成功した。さらに、この発現系は、今後の電気生理学実験、行動学実験に有効活用できるよう１個体内でon/offが操作可能になるよう設計されている。計画全体は大きく、発現系の開発と電気生理学、行動学解析に２分されるが、前半部の発現系の開発が終了しており、進捗状況は順調と判断した。
今後の研究の推進方策	霊長類前頭前野による注意の制御メカニズム解明のため、シナプス情報伝達を阻害タンパク質(テタヌストキシン)を長期的、回路選択的、可逆的に発現するアデノ随伴ウイルスベクターを用いたマカク属サルTet-Onシステムを申請者は開発している。今後は、先ず、この発現系が情報伝達を遮断することを電気生理学的に確認する。次に、作業記憶課題を訓練したサルへこの発現系を導入し、その影響を電気生理学的、行動学的に解析することで、注意を制御する回路と神経活動の同定を行う。
次年度使用額が生じた理由	各試薬メーカーが定期的に開催するキャンペーン割引を優先的に活用したため、割引分が余剰分として計上された。
次年度使用額の使用計画	サル手術の際に用いる消耗品として使用予定