単一スパイン内のオルガネラダイナミクス解析に基づく神経変性疾患の発症要因の解明

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K23720
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 壷井 將史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20847123)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: 小胞体ーミトコンドリア接触 / 大脳皮質 / 電子顕微鏡法 / 神経変性疾患

Outline of Annual Research Achievements

神経変性疾患、特にアルツハイマー病患者数は年々増加の一途を辿り、大きな社会問題となっている。近年、神経変性疾患の発症要因として、オルガネラの機能異常が注目を集めている。神経変性疾患の発症早期から小胞体ストレスやミトコンドリア機能異常が見られることから、これらの機能異常が神経変性疾患の発症・進行関係する可能性が示唆されてきた。しかしながら、そもそも脳の「どの神経細胞」の「どのシナプス」でどのようなオルガネラ動態の変化が起きているかはよく分かっていない。そこで本研究では、3次元電子顕微鏡観察法と光学顕微鏡観察法を組み合わせたミクロな解析手法に基づいた単一スパインレベルでの解析を行い、オルガネラ機能異常 (特に小胞体-ミトコンドリア接触異常) がいかに神経変性疾患発症に寄与するかの解明を目指した。
本年度は、電子顕微鏡観察と蛍光顕微鏡観察を組み合わせた相関顕微鏡法を用いたin vivoの大脳皮質の特定の興奮性ニューロンにおけるオルガネラの構造解析に着手した。細胞膜表面に蛍光タンパク質とアスコルビン酸オキシダーゼ (APEX) の融合タンパク質を発現するDNAコンストラクトの検討を行い、APEXの細胞膜表面への局在化と同一細胞での蛍光タンパク質の観察に成功した。また、昨年度に引き続き小胞体-ミトコンドリア接触形成を担う責任候補因子のコンディショナルノックアウトマウス (F0) と神経細胞特異的にcreを発現するマウスとの交配を進め、F2世代において計画通り目的のマウスを構築することに成功した。