遺伝学的アプローチを用いて生後発達における神経回路精緻化メカニズムを解明する

使用遗传方法阐明出生后发育过程中神经回路精细化的机制

• 批准号: 13J05985
• 负责人: 鈴木 亜友美
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05985/
• 关键词: 体性感覚システム; 遺伝子欠損マウス; Cre-loxP組み換え; トランスジェニックマウス; アデニル酸シクラーゼI; NMDA受容体

本研究員は、生後発達初期の未熟な神経回路が、外部からの入力に応じて精緻化され機能的な神経回路となる過程において、皮質下領域における分子機構がどのような働きを担うかを明らかにすることを目的とし、研究を行ってきた。昨年度までの研究から、視床アデニル酸シクラーゼⅠ（AC1）が大脳皮質における神経回路精緻化において重要な働きを担うことが明らかになった。さらに。複数領域において同時にAC1を欠損させることにより、複数の脳領域におけるAC1が相加的に働き、神経回路精緻化を達成していることが示唆された。また、脳幹AC1が視床における神経回路精緻化において非常に重要な役割を担うことが示された。そのため、これまで不明であった全身性AC1欠損マウスの大脳皮質におけるバレル形成不全および視床におけるバレロイド異常がそれぞれ、視床AC1および脳幹AC1の欠損によることが明らかにされた。しかし、脳幹特異的AC1欠損マウスにおいて使用されていた脳幹特異的Cre発現マウスは、脳幹における組換え効率が低く、Cre発現領域についても限定的であることが分かっていた。そのため、本年度は、新規脳幹特異的Cre発現マウスを作成し、より良い脳幹特異的AC1欠損マウスを得ることに注力した。新規脳幹特異的Cre発現マウスは、交配により他の脳幹特異的Cre発現マウスと組み合わせて使用することにより、脳幹PrV核において90%以上の組換え効率を持つようになる。このマウスを用い、脳幹特異的AC1欠損マウスを作製したところ、以前は異常を判別できなかった従来の染色法による実験においても全身性AC1欠損マウスと同様の異常を検出することに成功した。この結果から、脳幹AC1の欠損が十分に支障における神経回路精緻化を阻害することが確認できた。

本研究人员旨在阐明皮层下区域的分子机制在出生后发育早期的不成熟神经回路成为对外部输入做出反应的复杂且功能性神经回路的过程中的作用。去年进行的研究表明，丘脑腺苷酸环化酶 I (AC1) 在大脑皮层神经回路的形成中发挥着重要作用。而且。有人提出，通过同时删除多个脑区的AC1，AC1在多个脑区叠加作用，实现神经回路细化。研究还表明，脑干 AC1 在丘脑神经回路的形成中发挥着非常重要的作用。因此，系统性AC1缺陷小鼠大脑皮层的桶状发育不良和丘脑的桶状异常分别是由丘脑AC1和脑干AC1的缺陷引起的，而这些先前未知的现象是由丘脑AC1和脑干AC1缺陷引起的。然而，已知脑干特异性AC1缺陷小鼠中使用的脑干特异性Cre表达小鼠在脑干中的重组效率较低，并且Cre表达区域有限。因此，今年，我们重点培育新的脑干特异性Cre表达小鼠，并获得更好的脑干特异性AC1缺陷小鼠。新型脑干特异性Cre表达小鼠与其他脑干特异性Cre表达小鼠通过交配组合使用时，脑干PrV核的重组效率将超过90%。使用这种小鼠，我们创建了脑干特异性 AC1 缺陷小鼠，并成功检测到与全身性 AC1 缺陷小鼠类似的异常，即使在使用传统染色方法的实验中也是如此，而以前无法检测到异常。这些结果证实，脑干 AC1 缺陷足以抑制该疾病中的神经回路发育。

项目成果

Thalamic adenylyl cyclase 1 is required for barrel formation in the somatosensory cortex.

• DOI: 10.1016/j.neuroscience.2015.01.043
• 发表时间: 2015-04-02
• 期刊: Neuroscience
• 影响因子: 3.3
• 作者: Suzuki A;Lee LJ;Hayashi Y;Muglia L;Itohara S;Erzurumlu RS;Iwasato T
• 通讯作者: Iwasato T

Roles of subcortical adenylate cyclase 1 for refinement of whi sker-barrel circuit in the mouse somatosensory system

皮层下腺苷酸环化酶 1 在小鼠体感系统中胡须桶电路细化中的作用

• 发表时间: 2013
• 作者: A. SUZUKI;L. -J. LEE;Y. HAYASHI;K. YAGUCHI;P. CHARNAY;R. S. ERZURUMLU;S. ITOHARA;T. IWASATO
• 通讯作者: T. IWASATO

皮質下領域のI型アデニル酸シクラーゼは体性感覚システムにおいて神経回路精緻化に重要である / Roles of subcortical adenylate cyclase 1 for refinement of whisker-barrel circuit in the mouse somatosensory system

皮层下腺苷酸环化酶 1 在小鼠体感系统晶须桶电路细化中的作用

• 发表时间: 2014
• 作者: Hiroyuki Arakawa;Ayumi Suzuki;Shuxin Zhao;Vassiliy Tsytsarev;Fu-Sun Lo;Yu Hayashi;Shigeyoshi Itohara;Takuji Iwasato;and Reha S. Erzurumlu.;鈴木 亜友美
• 通讯作者: 鈴木 亜友美

皮質下I型アデニル酸シクラーゼは体性感覚マップにおける軸索末端の適切な分離に必須である

皮层下 I 型腺苷酸环化酶对于体感图中轴突末端的正确分离至关重要

• 发表时间: 2013
• 作者: 鈴木亜友美;糸原重美;岩里琢治
• 通讯作者: 岩里琢治