Development of a technique of manipulation of neural circuit in primates

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H02224
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 肥後 剛康 京都大学, 医学研究科, 講師 (10396757)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 霊長類 / 高次脳機能 / 前頭前野 / ウイルスベクター

Outline of Annual Research Achievements

ヒトを含む霊長類の高次認知機能は大脳皮質間の相互作用によって生み出されると考えられている。しかし、その検証技術が未開発なため、研究は国際的に停滞している。本研究では、霊長類神経回路操作技術を開発するため、侵襲実験の比較的容易なマカク属サルのを用いた。具体的には、この問題に取り組むため、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用い、大脳皮質内において最長投射の1つであるサル背外側前頭前野と下側頭葉皮質TE野間において、投射選択的に緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現させることに成功した。更に、その応用として、GFPに代替する遺伝子としてシナプス情報伝達阻害分子であるテタヌストキシン (eTeNT)の誘導にも成功した。これら遺伝子発現誘導はドキシサイクリン投与によって可逆的に制御されるよう設計されており、eTeNT誘導による可逆的かつ 長期的な神経遮断の電気生理学的検証に研究は進んだ。しかし、TE野への手術ダメージが予想外に大きく、安定的かつ長期的な電気生理記録が困難であることが判明した。本課題遂行上、この問題を解決することは不可欠であり、ダメージを軽減するウイルスベクター注入手術を再開発する必要が生じたためため、研究に遅延が生じた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成29年7月、1頭目のサルの電気生理学実験の結果、当初の予測に反し、安定的な神経活動が測定できず、ウイルスベクター注入手術が予想以上に神経細胞群にダメージを与えることが判明した。本課題遂行上、この問題を解決することは不可欠であり、ダメージを軽減するウイルスベクター注入手術の再開発が必要となり、その開発およびベクターの注入手術と電気生理学実験やり直しのため、遅延が生じた。

Strategy for Future Research Activity

ダメージを軽減するウイルスベクター注入手術の方法を再開発したのち、再度サル背外側前頭前野と下側頭葉皮質TE野間において、シナプス情報伝達阻害分子であるテタヌストキシン (eTeNT)を発現させ、その投射特異性を免疫組織化学的に確認する。次に、その神経連絡遮断の程度を電気生理学的に検証し、サル大脳皮質における神経回路操作技術を完成させる。