Sex difference and evolution of the brain illuminated by Connect-Seq: A novel single-cell level neural circuit mapping tool with cell type annotation

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複雑な神経系の構成原理を理解するためには、個々のニューロンのトランスクリプトーム(TC) により規定されるタイプとそれぞれの接続頻度とを紐づけた定量的情報が必要となる。本研究では、狂犬病ウイルスベクターを用いたコネクトミクスを基盤として、そこにTC細胞タイプの情報を統合する手法やそれを利用したbiologyの開拓を目指している。2022年度にはこのようなアプローチの一つの成果として、雄マウスが交尾・パートナーの出産を経て父親になる際に変動する神経回路を探索し、外側視床下部の興奮性神経細胞 (特にMCH陽性タイプを多く含む)から室傍核オキシトシン神経細胞への神経回路の変化を同定した。また、雌マウスが妊娠・出産を経て母親になる過程で変化する神経回路網についても検討を行った。これらを皮切りに本研究テーマから多数のbiologicalに重要な課題が表出しており、活発な研究へと発展している。狂犬病ウイルスベクターに多数の分子バーコードを付与する技術開発はすでに実施済みであるが、問題は神経細胞を酵素処理により単一細胞にして回収する効率が低すぎることである。そこで、10xChromium社の提供するプラットフォームを用いて数万個の細胞核を集めてdropletベースのRNAseqに供することを目指し、まず、cold runとして視床下部室傍核の解析を実施した。この際には健常発達群に加えて、社会性行動に異常を呈する神経疾患のモデルマウスを用いることで、室傍核の様々なTC細胞タイプにどのような異常がみられるかを検討した。その結果、社会行動に深く関与すると考えられる特定のTC細胞タイプにおいて特定のシグナル経路の転写ネットワークが障害されていることを明らかにした。このように本テーマは技術要素の実装とbiologyの開拓の両面において順調に進捗している。