神経細胞その場破壊技術による線虫神経回路のシステム生物学的解析

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線虫神経系は、遺伝子から行動までを繋げることが可能な理想的な実験系である。そのために種々の疾病の原因を探る研究として、突然変異体の単離とその原因遺伝子を明らかにする順遺伝学的な方法と最近のRNAi技術に代表されるような逆遺伝学的な解析手法が用いられてきている。しかしながら神経系に関わる疾患(学習および行動異常等)に関しては、原因遺伝子とその機能を直接結びつけることが従来困難であった。その最大の理由はこれら疾患に関わる原因遺伝子だけでは神経疾患を明らかにすることはできず、線虫神経系における神経回路接続とその動態についての知識が必要であるためである。つまり遺伝子→特定神経細胞→神経回路→行動というステップが神経機能疾患を調べるためには必要となる。本研究では蛍光タンパク質アナログであるKillerRedを細胞内導入することにより、特定神経細胞をその場破壊する方法の開発を行った。まず線虫神経細胞に特異発現するプロモータを検索し、神経細胞のとナプスレベルでの神経接続データベースと併用して、破壊実験をデザインした。神経破壊の効果を評価するために線虫個体の詳細行動解析法と化学走性実験を行った。その結果感覚神経細胞AWAに選択的にKillerRedタンパク質を発現させることに成功した。この神経細胞にKillerRedを発現させるための条件検討をさらに進めており、また光照射条件を検討することにより、緑色光でこの蛍光タンパク質を褪色させることができた。またこの蛍光タンパク質を発現している線虫について光照射に伴う誘引物質ジアセチルに対する化学走性を調べたところ、走性が低下していることも明らかにした。これらの結果はKillerRedを用いることにより特定神経細胞をその場破壊することが可能であることを初めて示したものである。