生後発達期の小脳神経回路におけるシナプス形成部位の再編成機構

出生后发育过程中小脑神经回路突触形成位点的重组机制

基本信息

批准号：
20J40119
负责人：
佐藤大祐
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Niigata University (2021)The University of Tokyo (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J40119/
关键词：
神経回路形成神経回路再編成神経科学

项目摘要

生後発達期の神経回路形成では、まず過剰にシナプスが形成され、その後不要なシナプスは除去されることで、神経回路は成熟したものへと発生する。精神疾患の患者脳内では、発達期におけるこの再編成のプロセスが異なっており、疾患の理解のためにも神経回路の再編成機構を明らかにすることは重要である。小脳プルキンエ細胞は下オリーブ核ニューロンの軸索である登上線維からシナプス入力を受けるが、このシナプスは生後発達期に余剰なものが除去され、最終的に一本の登上線維だけが残る。この発達に応じたプルキンエ細胞と登上線維間のシナプス除去では、前期過程と後期過程に分解することが可能であり、異なるセットの遺伝子が機能する。また発達初期では、プルキンエ細胞の細胞体にシナプスが形成されるが、そのシナプス形成部位は徐々に樹状突起へと移行する。本研究では、シナプス再編成の優れたモデル系である小脳プルキンエ細胞と登上線維間のシナプスに着目し、これを制御する分子メカニズムの一端を解明することを目標とした。本年度は候補遺伝子および関連する遺伝子、計3つの遺伝子のコンディショナルノックアウト用のマウスを作製した。このマウスにプルキンエ細胞でCreを発現するマウスや、下オリーブ核でCreを発現するマウスを掛け合わせることで、今後はそれぞれの細胞種でそれら遺伝子をノックアウトする。登上線維を刺激しプルキンエ細胞から記録する手法や免疫組織化学により、生後発達期の回路の再編成におけるそれぞれの遺伝子の役割を明らかにする。

在产后发育过程中的神经回路形成中，首先形成过度突触，然后去除不必要的突触，从而导致成熟的神经回路。在精神疾病患者的大脑中，发育过程中的这种重组过程有所不同，重要的是要阐明神经回路的重组机制以理解疾病。小脑浦肯野细胞通过攀爬纤维，下橄榄核神经元的轴突接收突触输入，但是在产后发育期间，这些突触的过量被去除，最后只有一个攀岩纤维。在Purkinje细胞和攀爬纤维之间的这种发育突触去除中，可以将不同的基因集合分解为前后过程。此外，在发育的早期阶段，在浦肯野细胞的细胞体中形成了突触，但突触形成部位逐渐移动到树突。这项研究的重点是小脑Purkinje细胞之间的突触，这些小脑Purkinje细胞是突触重排和上升纤维的出色模型系统，旨在阐明调节此调节的分子机制的一部分。今年，准备小鼠以有条件地敲除三个基因，包括候选基因和相关基因。通过将这些小鼠用表达CRE的小鼠用Purkinje细胞或表达Cre较低橄榄核表达CRE的小鼠，将来将在每种细胞类型中淘汰这些基因。通过刺激攀岩纤维并记录从Purkinje细胞记录的方法，可以阐明每个基因在产后发育过程中电路重排中的作用。