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

基本信息

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

项目摘要

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。

为了进行学习和记忆，不仅需要具有过去研究过的神经元特异性微观突触可塑性，而且还需要整个大脑具有宏观突触可塑性，以重新调整局部神经元的兴奋性变化。由此产生的神经回路被认为是必要的。在这项研究中，我们开发了一个实验系统来实证研究体内宏观可塑性。以小鼠小脑皮层为模型，我们利用遗传技术在少量浦肯野细胞中强制表达内向整流K^+通道IRK1，产生类似于微观突触可塑性引起的活动水平变化。诱导宏观塑性。通过将含有 IRK1 的慢病毒载体施用到小鼠小脑表面，我们能够在少量浦肯野细胞中诱导 IRK1 的表达。此外，我们开发了一种串联整合启动子-IRK1基因和启动子-GFP基因的慢病毒载体，使得利用荧光蛋白GFP识别IRK1阳性细胞成为可能。同时，我们还开发了在 tTA 依赖性启动子 (tetOp) 控制下表达嵌合 IRK1 和 GFP 的转基因小鼠。注射了tetOp-IRK1-GFP转基因的小鼠与NSE-tTA小鼠（Sakai等，2004）杂交，产生NSE-tTA×tetOp-IRK1-GFP小鼠。在该小鼠中，tTA因子预计会在少量浦肯野细胞中产生，激活tetOp启动子并促进IRK1和GFP的表达。实际上在一些创建的小鼠品系中观察到了 GFP 表达。此外，证实上述转基因在表达系统中共表达IRK1和GFP。我们培育了 NSE-tTA×tetOp-IRK1-GFP 小鼠，并使用这些小鼠进行了宏观可塑性的电生理学和形态学分析。