嗅覚2次ニューロンの多様性に基づいた軸索伸長制御機構

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嗅球に伝達された臭い情報は、嗅球に存在する嗅覚2次ニューロンによって中継されて終脳の中枢へと伝達されるが、その神経回路の形成を制御するメカニズムについては、依然として未知の部分が多い。今回、これら嗅覚2次ニューロンの回路形成を制御する分子機構について解析を行った。マウスの嗅球には主嗅球(MOB)、前側副嗅球(aAOB)、後側副嗅球(pAOB)と呼ばれるサブ領域が存在し、それぞれ異なるタイプの臭い情報の入力を受ける。これまでにMOBとAOBの嗅覚2次ニューロンは、まず終脳表層の同じ経路に軸索を伸長して嗅索(LOT)と呼ばれる軸索の束を形成し、その後LOTを経由して、それぞれ異なる終脳領域に投射することが明らかになっていた。まず、これらの嗅球のサブ領域を特異的に蛍光色素ラベルすることで、各サブ領域ごとの軸索の投射経路を可視化した。その結果、それぞれの嗅球サブ領域の軸索は、確かに一つのLOTを形成するが、LOTの内部において走行経路が異なることが明らかとなった。このLOT内部での軸索走行パターンの中には、すでに報告されている幾つかの軸索ガイド分子の発現パターンと良く似ているものがある。そこで次に、これらのガイド分子のノックアウトマウス胚を用いて、嗅球のサブ領域ごとの軸索投射について解析を行った。その結果、Nrp2遺伝子ノックアウトマウス胚では、aAOBとpAOBの軸索投射は大きく乱れるが、MOBの軸索投射はほぼ正常であることが明らかとなった。一方、Slit1,Slit2の遺伝子ノックアウトマウス胚では、MOBの軸索投射は大きく乱れるが、aAOBとpAOBの軸索の走行パターンはほぼ正常であることもわかった。これらの結果は、MOBとAOBの軸索は同じLOTを形成するが、その投射は異なる分子機構によって制御されていることを示唆している。