Imaging of happy signal in the brain using a novel fluorescent oxytocin sensor

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脳内で“幸せ”という感覚は何に起因するのであろうか？ これまでに幸せを感じると脳の中では、オキシトシンと呼ばれる“幸せホルモン”が増加することが示唆されてきている。しかしながら、既存手法を用いて、生きた動物の脳内のオキシトシン動態を精度よく計測することは困難である。そこで、脳内におけるオキシトシン動態を蛍光イメージングにより高感度測定ための新規技術開発を行ってきた。オキシトシン受容体の細胞内ドメインにGFPを挿入したキメラタンパク質にランダム変異を導入し指向性分子進化を施すことで、オキシトシン結合により蛍光強度が大きく変化する世界初のオキシトシン蛍光センサーを開発することに成功した。本蛍光センサーを、アデノ随伴ウイルスにより生きたマウス脳内に導入し、ファイバーフォトメトリー法によるin vivo脳内オキシトシン動態測定を行った。本計測により自由行動下の成体マウスにおいて、脳内でオキシトシン濃度が2時間程度の周期で振動していること (オキシトシン振動)が明らかとなった。オキシトシン振動は摂食と関連することが解析結果から見えてきた。そこでマウスを絶食させた。興味深いことに、絶食中においてオキシトシン振動は消失せず、シグナルパターンの乱れが観察された。この新規現象を申請者らは“オキシトシン乱流”と名付けた。オキシトシン乱流は再度摂食を行うことで消失し、正常なオキシトシン振動のパターンが観察された。詳細の解明は今後の課題であるが、オキシトシン乱流は脳内における食欲を感知・制御する機構と関連する可能性が推測される。