細胞系譜による神経細胞の個性化と回路形成

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脳は回路特性や生理学的特性の異なる多数の神経細胞によって構成されており、並列分散的で高度な情報処理を行っている。近年我々は発生期のエピジェネティック修飾が神経細胞の個性化や回路形成に関与することを世界に先駆けて明らかにした（Toyoda et al., 2014, Neuron; Tarusawa,… Toyoda et al., 2016, BMC Biol)。しかしながら、高次脳機能との関連性についてはあまり理解が進んでいない。そこで、Aldolase C/Zebrin Ⅱ遺伝子の下流にtdTomatoを挿入したノックインマウス（Tsutsumi et al., 2015, J Neurosci.）を用いることで、小脳プルキンエ細胞に着目し、細胞系譜と局所回路、投射先との関連性についての解析を試みた。昨年度に引き続き、標識遺伝子導入後すでに単離したクローンES細胞株を用いてキメラマウスの作製を行い、行動課題中のプルキンエ細胞の活動および微帯構造との関連性について２光子顕微鏡を用いたカルシウムイメージングを行った。しかしながら、ES細胞の寄与率が高い個体が得られず、CRISPR/Cas9システムを用いた手法についても検討したものの、最終年度であり時間的な余裕がなかったことから保留することとした。また、マウスで得られた知見をヒトにおいて検証するために、双生児を対象に、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)による自然な知覚・認知条件下の脳活動計測についても実施した。被験者を新たにリクルートすることで、これまでに一卵性、二卵性双生児を各20組程度調べたところ、高次認知に関わる領域が強く遺伝的影響を受けている結果を得たため、学会やシンポジウム等で発表を行った。今後はゲノム、エピゲノム情報との関連性を調べることで、個性的な脳機能をもたらす神経基盤の解明を進める予定である。