長期記憶を制御する遺伝子発現機構の総合的研究

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神経活動によって核内で引き起こされる前初期遺伝子群の誘導の様子を可視化することは、高次脳機能の根本的な原理を解明する上で不可欠である。研究代表者はこれまでに前初期遺伝子の一つであるArcの刺激誘導性を担うエンハンサーであるSAREを発見した(Kawashima, PNAS, 2009)。本研究の目的は、前初期遺伝子の誘導を生体内で観察可能にし、更にはこの可視化した神経細胞を遺伝子工学的に操作する実験系を構築することである。研究代表者は研究計画の1年目に、SAREを用いた新規刺激誘導性プロモーターE-SAREを作成すると共にウイルスベクターの精製・脳内注入法を確立した。2年目には2光子顕微鏡によるウイルス感染細胞の神経細胞の生体内イメージング法及び解析法を確立した。これらの成果に基づき、研究計画の3年目には以下の成果を達成した。成果1)E-SAREと、薬剤誘導性リコンビナーゼを組み合わせることで、マウスの外側膝状体における眼反応性特異的な細胞集団を標識し、その一次視覚野に至る長距離の軸索投射を生きた動物の脳内において可視化する実験に成功した。成果2)カルシウムプローブGCaMPと、E-SAREの下流に発現させた蛍光レポーターの同時イメージングを行うことで、マウスの大脳皮質1次視覚野において特定の方位の視覚刺激に応答する経細胞をE-SAREにより特異的に標識することが可能であることを示した。上記成果により、E-SAREが脳機能研究に汎用的かつ革新的な意義を持つ技術であることが示された。これにより、脳内の情報処理機構についての新しい知見がもたらされることが期待される。