Deciphering the physiological roles of taste receptors in the brain

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本研究は，ショウジョウバエをモデルとして脳内味覚受容体の機能解明を目的とする．二光子顕微鏡を用いた生体内カルシウムイメージング等を用いて，脳内味覚受容体やその発現ニューロンの栄養センシングに関わるいくつかの仮説を検証することにより，「なぜ味覚受容体が脳内に発現しているのか」という長年の謎に対する答えを見出す．2022年度はまず，脳や血液の循環を正常に保ったまま味覚受容体発現ニューロンの活動を記録する系の構築を行った．一般にハエ脳の生体内イメージングを行う際には，脳周辺の表皮や脂肪組織などを除去し，脳の活動を正常に保つため生理食塩水を灌流しながら記録を行う．しかしこの方法では，通常ハエ個体で起こっている摂食前後の血糖レベルの変動を追うことができない．そこで，解剖して脳を露出させたのち，生体毒性の低い接着剤Kwik-Silを用いて頭部をシールした．色素入りの生理食塩水を用いて，このように準備したハエの血液の循環が正常であり，かつシールの上下の液が少なくとも記録中には混合しないことを確認した．次に，味覚受容体発現神経にカルシウムプローブGCaMP6sを発現させ，ショ糖液を摂食する際のこの神経の応答を記録した．その結果，潜時の短い応答は観察されなかったため，味覚受容体発現神経は口や咽頭における味刺激には応答しないことが示唆された．また，栄養センシングに係る神経回路を特定するため，ショウジョウバエ成虫脳の全コネクトームデータ上において味覚受容体発現神経を同定することを試みた．味覚受容体発現神経の免疫染色像を電子顕微鏡像と照合させた結果，形態的特徴が極めて一致する有力候補を見出すことができた．