2021 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism for building diversity of neural projections responsible for behavioral selection
| Project Area | Census-based biomechanism of circuit construction and transition for adaptive brain functions |
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| Project/Area Number |
21H05241
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤山 文乃 北海道大学, 医学研究院, 教授 (20244022)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 伸彦 自治医科大学, 医学部, 教授 (10432155)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| Keywords | ドーパミン / 基底核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
報酬に関連して行動を選択するプロセスは個体の生存に必要な適応戦略であり、中脳黒質のドーパミン神経細胞が重要な役割を担っているが知られている。このドーパミン神経細胞は、細胞体の大きさや樹状突起の形状などの形態学的な特徴が均一ではなく、膜電位などの電気生理学的性質にも多様性がある。また、１つの細胞が異なる複数の遺伝子を発現しているが、明確なサブセットに分類するまでには至っていない。適応行動の選択において、各々のドーパミン神経細胞がどのような機能を担うのかを論じるためには、各々の細胞が主な投射先である線条体のどの機能領域のどのタイプの神経細胞に入力するのかを知る必要があるが、現在のところ、遺伝子、形態、電気生理、投射様式の全てに通底する神経細胞の網羅的なプロファイリングは不完全なままである。2021年度は、まず黒質緻密部のドーパミンニューロンを切り出し、RNAseqを行うための条件検討を行なった。具体的には１）氷冷脳脊髄液で心臓から灌流（深麻酔後 3-4分）２）脳摘出、全脳のまま2分ほど氷冷脳脊髄液に浸漬 （浸漬時間含め3-4分）３）荒くトリミングして、ビブラトームのステージに接着し、必要部位を含む0.5ミリ厚スライスを三枚程度 取得（5-10分）４）スライスをさらにトリミングして必要部位を切り出す（1-3分）５）生理的温度の脳脊髄液に10-20分浸漬という条件で黒質緻密部を含む400-500ミクロメートル厚切片を2-3枚回収したものをRNA解析に回した。条件検討を繰り返すうち、質の高いRNAを回収することができるようになり、ドーパミンニューロンも分離することができるようになった。今後は収量を増やし、ドーパミンユーロンの中のサブクラスを識別することを目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本計画申請時には、黒質緻密部のドーパミンニューロンを切り出しはレーザーダイセクションで採取する予定であった。しかし大幅な予算減額のためレーザーダイセクションの実験機器の購入ができなくなり、この作業を手作業でやることになった。このため、条件検討に時間を要している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度以降はドーパミンニューロンの投射軸索の完全可視化に取り組む。具体的には中脳の黒質緻密部にAAV1-hSyn1-EBFP-Creを注入し、線条体のどのニューロンにCreが運ばれたのかを検証する。研究分担者の大野は、軸索の3次元解析のためのdAPEX2-AAVを用いた軸索標識に取り組む。
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