光作動性シナプス可塑性制御ツールを用いた海馬LTDの生理機能の探索

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本研究計画では、申請者の所属する慶應義塾大学・柚崎研究室で開発された光作動性LTD阻害すツール（PhotonSABER，Kakegawaら，Neuron 99: 985, 2018）を利用し、空間記憶・学習に関与している海馬で観察される長期抑圧（long-term depression：LTD）と直接的な因果関係を示す行動レベルでの機能の解明を目的とした。昨年度、既に樹立済みの前脳の興奮性神経細胞特異的にPhotonSABERを発現するノックイン（KI）マウス（CaMKII-Cre;PhotonSABER-LSL）を用いて実際にPhotonSABERが光依存的に海馬CA1錐体細胞のLTDを抑制できるかどうかを機能評価を行ったが、PhotonSABERの活性化に必要な強度（およそ1000 lux以上）の光刺激を行うと、小脳とは異なり海馬では光毒性が生じてしまうことが判明した。PhotonSABERを用いて海馬CA3-CA1シナプスのLTDを抑制する条件を確立する事が出来なかった。今年度はこれらの結果を受けて、PhotonSABERをKIマウスより更に高発現させ、より低強度の光刺激でLTDが阻害できるようにする条件の確立を目指し、AAVベクターでPhotonSABERを発現させる方法を検討した。最終的な行動実験での使用も考慮し、静脈投与により全脳的に外来性遺伝子の発現が可能なAAV-PHP.eBにPhtonSABERを組み込んだAAVベクターを作製し、免疫染色レベルではKIマウスより数倍以上PhotonSABERを高発現させることが出来る実験系を樹立する事が出来た。しかしながら、このAAVベクターを用いた高発現条件下でも、PhotonSABERにより光刺激によって海馬CA3-CA1シナプスのLTDを抑制する事が出来なかった。