単一神経細胞を用いた神経可塑性形成機構の機能的解析

使用单个神经元进行神经可塑性形成机制的功能分析

• 批准号: 06J04256
• 负责人: 我妻 明湖
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J04256/
• 关键词: GABA作動性ニューロン; 網羅的遺伝子解析; 単一細胞; FACS; マイクロアレイ; 臨界期可塑性; 遺伝子発現; 神経可塑性

これまでの臨界期研究から、GABAを介した抑制性伝達の成熟が可塑性の出現に必要であり、特定の抑制性神経細胞がその引き金となる可能性が示唆されている。そこで、本研究ではパルブアルブミン含有(PV)細胞を選別し、単一細胞群における転写産物の網羅的発現解析を行った。はじめに、マウス大脳皮質内に広く分布するPV細胞を、少ないダメージで分離するために、セルソーターを用いた細胞分離法を改良した。細胞分離溶液にトレハロースを導入し、成熟脳における分離細胞の生存率を飛躍的に増加させることに成功した。この手法を用いて、マウスの大脳皮質からPV細胞を採取し、マイクロアレイにより遺伝子発現プロファイルを明らかにした。さらに、遺伝子改変により抑制性伝達が減弱し臨界期が遅延するGAD65 KOマウスと、それにジアゼパムを投与し正常な時期に臨界期が起こるマウスを用いて、PV細胞での遺伝子発現を比較し、可塑性の原因となる遺伝子の候補を得た。視覚皮質におけるタンパク質局在を調べたところ、Heat shock proteinファミリーの一つであるGRP78がPV細胞膜特異的に発現することを初めて発見した。興味深いことに、視覚皮質PV細胞におけるGRP78の細胞外発現は、PV自身の生後発達と同調して増加し、かつ視覚経験依存的に変化することが分かった。本研究では、単一細胞に焦点を絞った網羅的遺伝子解析により、皮質抑制細胞における新規タンパク質の局所発現を見出すことに成功した。この成果はPV細胞の可塑性における重要性を裏付ける一つの証拠となる。現在GRP78のノックアウト動物を作製中であり、in vivoでの表現型やスライス標本を用いた抑制性伝達の変化を測定することにより、特定遺伝子が及ぼす表現型への変化を示すことができれば、発達障害の治療や生涯学習の改善にも応用が期待できる。

先前的关键阶段研究表明，通过GABA的抑制传播的成熟对于可塑性的出现是必要的，并且特定的抑制神经元可能会触发这一点。因此，在这项研究中，对含白蛋白的（PV）细胞进行分类并全面分析单个细胞组中转录本的表达。首先，我们使用细胞分辨率改进了细胞分离方法，以分离在小鼠大脑皮层中广泛分布的PV细胞，而损害很小。将海藻糖引入细胞分离溶液中，成熟大脑中分离的细胞的存活率显着增加。使用该技术，从小鼠的脑皮质中收集了PV细胞，并通过微阵列揭示了基因表达谱。此外，GAD65 KO小鼠的抑制性传播被减弱，并且由于遗传修饰而延迟了临界相，并且在正常周期内经历了临界相的小鼠的小鼠用地西ep剂给予了临界阶段，并且用地西epam施用了在正常周期的小鼠，并且在正常周期中经历关键相的小鼠与PV细胞进行比较，以获得PV细胞，从而获得引起塑料性的候选基因。当我们研究视觉皮层中的蛋白质定位时，我们首次发现热休克蛋白家族之一Grp78在PV细胞膜中特别表达。有趣的是，发现视觉皮质PV细胞中GRP78的细胞外表达与PV本身的产后发展同步，并以视觉经验依赖性方式变化。在这项研究中，我们通过针对单个细胞的全面遗传分析成功地发现了皮质抑制细胞中新型蛋白质的局部表达。该结果提供了支持其在PV细胞可塑性中的重要性的证据。目前，我们正在为GRP78准备淘汰动物，如果我们可以使用切片样品测量表型和抑制性传播的变化，以显示特定基因施加的表型的变化，则可以应用于发育障碍的治疗和改善终身学习。

项目成果

Gene expression profiling for the single population of interneuron in mouse cortex

小鼠皮层单个中间神经元群体的基因表达谱

• 发表时间: 2007
• 作者: Wagatsuma A.;Kuji T.;Oba A.;Carninci P.;Hensch T.K.
• 通讯作者: Hensch T.K.