ケージドグルタミン酸を用いた多点同時刺激による海馬ニューロンの長期増強の解析

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この研究の目的はケイジドグルタミン酸と高速多点光刺激法を用いて海馬CA1ニューロンにおけるヘテロシナプス性の長期増強を研究することにある。新開発の高速光刺激レーザー顕微鏡システムの調整に当初予想以上の時間を取られたが、ラットの海馬スライスを作製し、開発したレーザー顕微鏡を用いて2光子励起レーザーにより高速に多点刺激を行い、CA1ニューロンからカルシウム濃度の変化を計測した。また、我々が開発したカルシウムセンサー蛋白質であるG-CaMPを改良し、これまでのG-CaMPより約40倍明るいG-CaMP1.6を作製した。このG-CaMP1.6を遺伝子銃を用いてラット海馬スライスに発現させることにより、2光子励起レーザー顕微鏡を用いてスパインでのカルシウムの変化を捉えることができた。このシステムを用いて、ヘテロシナプス性の長期増強の研究に応用可能であることが明らかとなった。また、Gal4-UASによる発現系を用いて、G-CaMP1.6を発現する遺伝子改変ショウジョウバエを作製し、幼虫の運動ニューロン終末におけるカルシウム変動をin vivoで観察することが可能となった。G-CaMP1.6の蛍光変化量と反応速度は、比較検討したセンサーの中で最も性能が高いものに属していた。さらにG-CaMP1.6を改良したG-CaMP2を小脳顆粒細胞に発現する遺伝子導入マウスを作製し、平行線維および顆粒細胞の細胞体でカルシウムの変化を捉えることに成功した。