イムノトキシン細胞標的法を利用した脳情報処理機構の解析

免疫毒素细胞靶向法分析大脑信息处理机制

• 批准号: 12050234
• 负责人: 小林 和人
• 金额: $ 4.54万
• 依托单位: Fukushima Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12050234/
• 关键词: 組換え体イムノトキシン; 細胞ターゲティング; 大脳基底核; 間接経路; 介在ニューロン; ドーパミン受容体

イムノトキシン細胞標的法(immunotoxin-mediated cell targeting,IMCT)は、遺伝子発現の特異性に基づいて特定のニューロンタイプを誘導的に破壊するためのアプローチであり、複雑な脳機能におけるニューロンタイプの役割の解明に有効である。大脳基底核は、随意運動や運動と関係する学習行動などの脳機能を媒介し、ドーパミン(DA)はこれらの機能において必須の役割を持つ。本研究では、IMCTを利用して線条体のニューロンタイプを破壊し、DAによる大脳基底核機能の調節を制御する分子細胞機構を明らかにする。第一に、IMCTを利用してDAD2受容体(D2R)を含有する線条体ニューロンの除去を誘導し、これらのニューロンの運動制御における役割を解析した。D2R遺伝子の制御下にインターロイキン-2受容体(IL-2R)を発現する変異マウスにイムノトキシン(IT)を注入することにより、線条体-淡蒼球投射ニューロンとコリン性介在ニューロンの破壊を誘導した。この破壊は、自発運動の増加を誘発したが、DA刺激薬に依存する運動促進作用を障害し、神経活動と関係する数種の遺伝子の発現変化を伴った。変異マウスの運動障害は、ムスカリン性アゴニストの投与によって回復せず、これらの障害は線条体-淡蒼球ニューロンの除去に起因することが示唆された。線条体-淡蒼球ニューロンは自発運動には抑制的に、DA誘導性の運動には促進的に働き、DA刺激の程度に依存して大脳基底核機能を双方向性に制御することが示された。第二に、internal ribosomal entry site(IRES)-IL-2R遺伝子カセットのノックイン系を構築するために、胚性幹(ES)細胞を用いてITの効果を検討した。ITは、IRESに依存してIL-2Rを発現する細胞を効率良く除去できることを示した。このノックイン系を用いて、線条体GABA性介在ニューロンの選択的破壊を試みた。プレプロソマトスタチン遺伝子の3'非翻訳領域にIRES/IL-2R遺伝子カセットを挿入したベクターを用いて、相同組換え体ES細胞を単離し、キメラマウスの作製を行なった。この遺伝子改変マウスを用いて、ソマトスタチンを含有する線条体GABA性介在ニューロンの役割を解析する。

免疫毒素介导的细胞靶向（IMCT）是一种基于基因表达的特异性来诱导特定神经元类型的方法，并且有效阐明神经元类型在复杂的大脑功能中的作用。基底神经节介导了大脑功能，例如自愿运动和与运动相关的学习行为，多巴胺（DA）在这些功能中起着至关重要的作用。在这项研究中，IMCT用于破坏纹状体神经元类型，并揭示了通过DA调节基底神经节功能调节的分子细胞机制。首先，IMCT用于诱导含有DAD2受体（D2R）的纹状体神经元的去除，并分析了这些神经元在运动控制中的作用。通过将免疫毒素（IT）注射到D2R基因控制下表达白介素-2受体（IL-2R）的突变小鼠中，通过将免疫毒素（IT）注入突变小鼠来诱导纹状体 - 大质子投射神经元和胆碱能中间神经元的破坏。这种破坏引起了运动活性的增加，但损害了DA刺激依赖性启动子的作用，并涉及与神经活动相关的几种基因表达的变化。突变小鼠中的运动障碍不是通过毒蕈碱激动剂的给药来解决的，这表明这些疾病是由于去除纹状体 - 间质神经元的去除。纹状体间质神经元已显示出在运动活性中起作用，并促进DA诱导的运动，并根据DA刺激程度在双向调节基底神经节功能。其次，使用胚胎茎（ES）细胞研究了它的效果，以构建内部核糖体入口位点（IRES）-IL-2R基因盒的敲门系统。这表明IRES依赖于有效地去除表达IL-2R的细胞。这种敲门系统用于尝试选择性破坏纹状体GABA中间神经元。使用载体分离出同源重组ES细胞，其中将IRES/IL-2R基因盒插入前粒抑素蛋白基因的3'未翻译区域，并产生嵌合小鼠。这种转基因的小鼠用于分析含母抑素的纹状体GABA中间神经元的作用。

项目成果

Kobayashi, K., Kobayashi.T.: "Genetic evidence for noradrenergic control of long-term memory consolidation"Brain Dev.. 23・1. S16-23 (2001)

Kobayashi, K., Kobayashi.T.：“去甲肾上腺素能控制长期记忆巩固的遗传证据”Brain Dev.. 23・1 (2001)。

Kobayashi,K.and Nagatsu,T.: "Progress in Gene Therapy-Basic and Clinical Frontiers-(ed., Bertolotti, R.)"Transgenic rescue of tyrosine hydroxylase-deficient mice : application for generating animal models with catecholamine dystunction.. 556 (2000)

Kobayashi,K. 和 Nagatsu,T.：“基因治疗的进展 - 基础和临床前沿 -（编辑，Bertolotti，R.）”酪氨酸羟化酶缺陷小鼠的转基因拯救：用于生成儿茶酚胺功能障碍动物模型的应用。

佐野裕美, 小林和人: "ドーパミン神経伝達による大脳基底核機能制御の分子神経機構:マウス遺伝学からのアプローチ"脳の科学. 23・12. 1077-1085 (2001)

Hiromi Sano、Kazuto Kobayashi：“通过多巴胺神经传递控制基底神经节功能的分子神经机制：来自小鼠遗传学的方法”《脑科学》23・12（2001）。

Kobayashi,K.and Yasoshima,Y: "The central noradrenaline system and memory consolidation."Neuroscientist. (in press). (2001)

Kobayashi,K. 和 Yasoshima,Y：“中枢去甲肾上腺素系统和记忆巩固。”神经科学家。

小林和人: "脳の動態を見る:記憶とその障害の分子機構"医学書院. 224 (2001)

Kazuto Kobayashi：“观察大脑动力学：记忆及其疾病的分子机制”Igaku Shoin 224 (2001)。