一細胞レベルの四次元全脳活動マッピングによる精神疾患病態の新規解析法の確立

精神疾患などに関わる脳機能の変調は、病態の進行や薬物治療に伴って経時的にその状況が変化すると考えられる。そのため、複数時間枠における脳全体の活動を同一個体内で比較し、脳機能の経時変化に関わる細胞レベルの活動変化を捉えることは、精神疾患の病態や薬物治療の機序の理解に繋がると期待できる。本年度は、新規神経活動レポーターマウスの開発と、細胞レベルの機能的ネットワーク解析法の確立に向けた検討により、以下の成果を得た。c-fosプロモーターに加えてエンハンサー配列を付加することにより、ウイルスベクターを用いたin vivo遺伝子導入条件下において環境刺激に応答して発現するレポーター蛍光タンパク質の蛍光強度が上昇する傾向が認められ、遺伝子発現効率の向上に利用できる可能性を見出した。また、c-fosプロモーター制御下に蛍光タンパク質やテトラサイクリン制御性トランス活性化因子tTAなどを発現する遺伝子発現系を構築し、活動依存的な標識の時間分解能を制御するために、タンパク質分解配列の付加によるtTA発現制御の適切な条件を確立した。多くの場合、tTAのN末端に融合タンパク質を付加するとtTAの転写活性化能が著しく低下するが、融合方法の改変により、転写活性化能を維持しつつtTAの発現量を制御でき、時間分解能を調節できる可能性を見出した。細胞レベルの機能的ネットワーク解析については、現在利用可能な神経活動レポーターマウスに社会的敗北ストレス等の環境刺激を与えた後の全脳画像を全脳イメージング装置FASTにより取得し、解析法の検証に必要な画像データを得た。本データを用いて、励起光の照射ムラの補正など、多色解析時に必要となる画像前処理方法を確立した。これらを用いた新規レポーターマウスや解析法の構築により、脳全体の細胞レベルの活動の時間変化を捉える新しい脳機能解析手法の開発に繋がると期待できる。

精神疾患などに関わる脳機能の変調は、病態の進行や薬物治療に伴って経時的にその状況が変化すると考えられる。そのため、複数時間枠における脳全体の活動を同一個体内で比較し、脳機能の経時変化に関わる細胞レベルの活動変化を捉えることは、精神疾患の病態や薬物治療の機序の理解に繋がると期待できる。本年度は、新規神経活動レポーターマウスの開発と、細胞レベルの機能的ネットワーク解析法の確立に向けた検討により、以下の成果を得た。c-fosプロモーターに加えてエンハンサー配列を付加することにより、ウイルスベクターを用いたin vivo遺伝子導入条件下において環境刺激に応答して発現するレポーター蛍光タンパク質の蛍光強度が上昇する傾向が認められ、遺伝子発現効率の向上に利用できる可能性を見出した。また、c-fosプロモーター制御下に蛍光タンパク質やテトラサイクリン制御性トランス活性化因子tTAなどを発現する遺伝子発現系を構築し、活動依存的な標識の時間分解能を制御するために、タンパク質分解配列の付加によるtTA発現制御の適切な条件を確立した。多くの場合、tTAのN末端に融合タンパク質を付加するとtTAの転写活性化能が著しく低下するが、融合方法の改変により、転写活性化能を維持しつつtTAの発現量を制御でき、時間分解能を調節できる可能性を見出した。細胞レベルの機能的ネットワーク解析については、現在利用可能な神経活動レポーターマウスに社会的敗北ストレス等の環境刺激を与えた後の全脳画像を全脳イメージング装置FASTにより取得し、解析法の検証に必要な画像データを得た。本データを用いて、励起光の照射ムラの補正など、多色解析時に必要となる画像前処理方法を確立した。これらを用いた新規レポーターマウスや解析法の構築により、脳全体の細胞レベルの活動の時間変化を捉える新しい脳機能解析手法の開発に繋がると期待できる。