高次脳機能に関する神経活動のリアルタイムイメージング研究

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本研究では、in vivo共焦点蛍光ファイバースコープを用いて高次脳機能の発現に必要な神経活動をリアルタイムに、かつ高解像度に検出する世界に類を見ない実験系の確立を目的としている。そのため、登録者はカルシウムバイオセンサーであるGCaMPを用いた実験を行っている。今年度は、Cre-loxP組換え系によるコンディショナル遺伝子発現制御法を用いたGCaMPトランスジェニックマウスの作製および有用性を検討するとともに、神経細胞特異的にGCaMP6を発現するウイルスを作製し、海馬初代神経細胞およびマウス脳の海馬領域に感染させ、その発現量及び刺激に対するカルシウム応答性について検討した。神経細胞特異的にカルシウム動態を測定できる可能性のあるCre-loxP組換え系によるコンディショナル遺伝子発現制御法を用いたGCaMPトランスジェニックマウスを作製した。このマウスを用いて、電気または痙攣誘発剤を用いた刺激またはfree-movingを行ったが、十分なGCaMP4の発現量が認められたのにも関わらず、刺激に対するカルシウム応答性を認めることができなかった。また、神経細胞特異的にGCaMP6を発現するレンチウイルスを作製し、海馬初代神経細胞に感染させ、その発現量及び刺激に対するカルシウム応答性について検討した。感染させた神経細胞において、十分なGCaMP6の発現量および薬物刺激に対するカルシウム応答性が確認できた。このウイルスをマウス脳内(海馬)に感染させたところ、GCaMP6の発現を確認することができたが、電気・薬物刺激およびfree-movingに対する十分なカルシウム応答性を確認することができなかった。このため、GCaMP6をレンチウイルスよりも更に高い発現が期待できるアデノ随伴ウイルス化することを考えた。今後はアデノ随伴ウイルス化したGCaMP6を脳内に発現させたマウスを用いて、in vivo共焦点蛍光ファイバースコープによるカルシウムイメージング手法と行動実験とを組み合わせることにより、高次脳機能発現時における脳内カルシウム変化をリアルタイムに測定することが期待される。