単一ニューロン活動による中枢神経回路の可塑的変化:レトロウイルスによる生体内解析

单个神经元活动引起的中枢神经回路的塑性变化：使用逆转录病毒的体内分析

• 批准号: 17021017
• 负责人: 田端 俊英
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17021017/
• 关键词: シナプス可塑性; 中枢神経系; 発達; 興奮性; カリウム・チャネル; シナプス可塑性; 中枢神経系; 発達; 興奮性; カリウム・チャネル

学習・記憶が成立するためには従来研究されてきたニューロン特異的なミクロのシナプス可塑性だけでなく、これによって生じた神経回路局所の興奮性変化を再調整する脳部位全体のマクロなシナプス可塑性が必要と考えられている。本研究では生体内においてマクロ可塑性を実証的に研究する実験系を開発した。モデルとしてマウス小脳皮質を用い、遺伝子学的手法を駆使して少数のプルキンエ細胞に内向き整流性K^+チャネルIRK1を強制発現させ、ミクロなシナプス可塑性によって生じるような活動レベル変化を発生させ、マクロな可塑性を誘導するストラテジーを試みた。IRK1を組み込んだレンチウイルス・ベクターをマウス小脳表面に投与することで少数のプルキンエ細胞にIRK1を発現させることができた。さらにプロモーター-IRK1遺伝子とプロモーター-GFP遺伝子をタンデムに組み込んだレンチウイルス・ベクターを開発し、蛍光タンパクGFPによるIRK1陽性細胞の同定を可能にした。一方、tTA依存的プロモーター(tetOp)の制御下でIRK1とGFPをモザイク発現するトランスジェニック・マウスの開発も進めた。tetOp-IRK1-GFPトランスジーンを受精卵注入したマウスをNSE-tTAマウス(Sakaiら,2004)と交配し、NSE-tTA×tetOp-IRK1-GFPマウスを作出した。このマウスでは、少数のプルキンエ細胞でtTA因子が産生され、tetOpプロモーターが活性化され、IRK1とGFPの発現が促進されると期待される。作出したマウスのいくつかの系統で実際にGFP発現が観察された。また発現系において上記トランスジーンがIRK1とGFPを同時発現させることが確認できた。NSE-tTA×tetOp-IRK1-GFPマウスを繁殖するとともに、このマウスを用いてマクロな可塑性の電気生理学的・形態学的解析を行った。

为了建立学习和记忆，人们认为，不仅过去已经研究过的神经元特异性微突触可塑性，而且还需要重新调整其结果的局部神经循环的兴奋性变化。在这项研究中，我们开发了一个实验系统，该系统从经验上研究了体内的大塑性。我们使用小鼠小脑皮层作为模型，并使用遗传技术在少数Purkinje细胞中强行表达向内矫正K^+通道IRK1，并尝试通过微触觉可塑性引起的活动水平引起的活动水平来产生活性水平的变化来诱导巨型塑性。通过施用将IRK1掺入小鼠小脑表面的慢病毒载体，可以表达少量的Purkinje细胞。此外，我们开发了慢病毒载体，其中启动子-IRK1基因和启动子GFP基因被整合到串联中，从而允许通过荧光蛋白GFP鉴定IRK1阳性细胞。另一方面，我们还开发了转基因小鼠，即在TTA依赖性启动子（TETOP）的控制下，镶嵌表达IRK1和GFP。用NSE-TTA小鼠（Sakai et al。，2004）将注射TETOP-IRK1-GFP转基因的小鼠施肥，以生成NSE-TTA X TETA X TETOP-IRK1-GFP小鼠。在这只小鼠中，预计将在少数Purkinje细胞中产生TTA因子，并且将激活TETOP启动子，并促进IRK1和GFP的表达。实际上在几种产生的小鼠菌株中观察到了GFP表达。此外，已证实上述转基因在表达系统中共表达IRK1和GFP。育成NSE-TTA×TETOP-IRK1-GFP小鼠，并使用此小鼠对宏观可塑性进行电生理和形态分析。