興奮性ニューロンと抑制性ニューロンが識別できる遺伝子改変ラットの開発

点击翻译按钮获取中文摘要

脳は、興奮性と抑制性のニューロンで構成される神経ネットワークの集まりからできている。しかしながら、興奮性ニューロン(神経伝達物質としてグルタミン酸を放出する)と抑制性ニューロン(神経伝達物質としてGABAあるいはグリシンを放出する)の両者とも生のスライス標本や組織切片で正確に同定することは、一般に困難である。また、ラットは生理学や解剖学で使用される実験動物であり、これまでのデータの蓄積がある。そこで、興奮性ニューロンと抑制性ニューロンが識別できる遺伝子改変ラットの開発を目指した。最初に、抑制性ニューロンを蛍光分子で標識したトランスジェニックラットの作成・解析を行った。抑制性ニューロンに特異的発現する小胞型GABAトランスポーター(VGAT)遺伝子を含む大腸菌人工染色体(BAC)クローンと蛍光蛋白質、Venusの遺伝子を利用して、トランスジェニックラット(VGAT-Venusラット)を2系統(系統Aと系統B)樹立した。大脳皮質でVenus分子の発現を観察した結果、抑制性ニューロンのGABAニューロンに特徴的な小型の細胞が散在性に認められた。さらに、大脳皮質GABAニューロン全体に対するVenus発現細胞の割合について、Venusの蛍光と抗GABA抗体による2重染色を用いて検討した。その結果、2系統ともに、GABAとVenusの発現が殆ど一致した。系統Aのヘテロ接合体ラットの大脳および小脳のGABA含量について野生型ラットと比較した結果、VGAT-Venusラット系統Aの大脳および小脳のGABA含量は、野生型ラットのGABA含量と同程度であり、有意差はなかった。VGAT-Venusラット系統A、大脳皮質のVenus陽性細胞からホールセル記録を行った結果、GABAニューロンに特徴的なfast-spiking等の発火パターンを観察した。以上の結果は、ラットの大脳皮質や小脳皮質におけるGABAニューロンの組織学的解析や電気生理学的解析にVGAT-Venusラットが有用であることを示唆する。今後は、VGAT-Venusラットを用いて、脳の他の領域の抑制性ニューロンについても解析する。