光遺伝学的アストロサイト形態操作により明かす神経-グリア連関の意義

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今年度は、光遺伝学的にアストロサイトの形態を操作するツールの作成と株化細胞への導入、および、in vivo観察による神経細胞活動の計測から解析までの実験スキームの構築を達成した。具体的な成果は以下の通りである。青色光照射によってアクチン細胞骨格の動態を操作できるタンパク質を、アストロサイト特異的に発現させるアデノ随伴ウイルス（AAV）を作成した。加えて、アストロサイトの形態を観察するために 緑色蛍光タンパク質mNeonGreenをアストロサイトで発現させるAAVを作成した。これらのタンパク質をアストロサイト様株化細胞に発現させて青色光を照射したところ、細胞の形態が光照射依存的に変化する様子が観察された。また、アストロサイトの形態変化を誘導した際の神経細胞やアストロサイトの活動を計測するために、それらの細胞に蛍光カルシウムセンサーであるGCaMP6fを発現させるAAVを作成した。これらのAAVを用いたアストロサイトおよび神経細胞のカルシウムイメージングをGRINレンズを用いることで覚醒マウスの脳深部領域で実行できる実験系を確立した。さらに、カルシウムイメージングから得られた画像データを解析し、神経細胞やアストロサイトの活動をシングルセルレベルまたはカルシウムイベントレベルで定量的に評価する系も確立した。日本神経科学大会やグリアデコード領域会議に参加し、これらの研究成果の発表や他の研究者との情報交換を行うことで、実験手法や方針の改善を行っている。