ホヤ幼生におけるカルシウムイメージング法を用いたグリア細胞の活動と生理機能の解析

ホヤの神経索は脊椎動物の脊髄と相同であり、その多くはグリア細胞で構成されている。これまでの研究で、神経索のグリア細胞がホヤの遊泳運動と連動して活動することを明らかにし、グリア細胞がニューロンの活性化や筋収縮の制御に関与している可能性を見出した。そこで、2022年度は、ホヤ幼生のグリア細胞のカルシウム濃度変化の上流にある現象を明らかにするために、グリア細胞とニューロンの活動の関連性について解析した。ホヤ幼生の尾部運動を制御する運動神経節内の興奮性ニューロンであるコリン作動性ニューロンに、光活性化タンパク質であるクリムゾンRを発現させるためのDNAコンストラクトを作製した。これを用いて、カルシウムイメージングと光遺伝学的操作を組み合わせた解析手法を新たに確立した。運動神経節内のコリン作動性ニューロンを光遺伝学的に活性化させたときの神経索のグリア細胞内の活動を記録し相関性を解析したところ、コリン作動性ニューロンが活性化した後に神経索のグリア細胞内のカルシウム濃度が上昇することが明らかになった。さらに、単一細胞トランスクリプトーム解析を用いて、神経索のグリア細胞でアセチルコリン受容体遺伝子が発現していることが明らかになった。加えて、グルタミン酸受容体、GABA受容体もグリア細胞で発現していることを明らかにした。これらの結果より、神経索のグリア細胞は、コリン作動性ニューロンに加え、複数種類のニューロンからの入力を受けている可能性を示し、ホヤ幼生の神経索のグリア細胞が脊椎動物のアストロサイトやオリゴデンドロサイトと類似した性質をもつことを示した。これらの結果を国内外の学会で発表し、学位論文として報告した。

ホヤの神経索は脊椎動物の脊髄と相同であり、その多くはグリア細胞で構成されている。これまでの研究で、神経索のグリア細胞がホヤの遊泳運動と連動して活動することを明らかにし、グリア細胞がニューロンの活性化や筋収縮の制御に関与している可能性を見出した。そこで、2022年度は、ホヤ幼生のグリア細胞のカルシウム濃度変化の上流にある現象を明らかにするために、グリア細胞とニューロンの活動の関連性について解析した。ホヤ幼生の尾部運動を制御する運動神経節内の興奮性ニューロンであるコリン作動性ニューロンに、光活性化タンパク質であるクリムゾンRを発現させるためのDNAコンストラクトを作製した。これを用いて、カルシウムイメージングと光遺伝学的操作を組み合わせた解析手法を新たに確立した。運動神経節内のコリン作動性ニューロンを光遺伝学的に活性化させたときの神経索のグリア細胞内の活動を記録し相関性を解析したところ、コリン作動性ニューロンが活性化した後に神経索のグリア細胞内のカルシウム濃度が上昇することが明らかになった。さらに、単一細胞トランスクリプトーム解析を用いて、神経索のグリア細胞でアセチルコリン受容体遺伝子が発現していることが明らかになった。加えて、グルタミン酸受容体、GABA受容体もグリア細胞で発現していることを明らかにした。これらの結果より、神経索のグリア細胞は、コリン作動性ニューロンに加え、複数種類のニューロンからの入力を受けている可能性を示し、ホヤ幼生の神経索のグリア細胞が脊椎動物のアストロサイトやオリゴデンドロサイトと類似した性質をもつことを示した。これらの結果を国内外の学会で発表し、学位論文として報告した。