「生まれ」の時期の違いを利用する遺伝子導入法を用いた線条体区画構造の神経活動解析

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1）「生まれ」すなわち発生時期の違いを利用して，線条体パッチ区画およびマトリックス区画選択的な遺伝子導入法を開発した．まずパッチ区画の標識のため，Dlx5-CreERT2アレルとR26-CAG-LoxP-mTFP1アレルをもつダブルヘテロマウスを作成した．胎齢12日目に4-OHTを投与することにより，早生まれのパッチ区画選択的にmTFP1蛍光タンパク質を発現させた．次にマトリックス区画の標識のため，Dlx1-CreERT2アレルとR26-CAG-LoxP-mTFP1アレルをもつダブルヘテロマウスを作成した．胎齢15日目にtamoxifenを投与することにより，遅生まれのマトリックス区画選択的にmTFP1を発現させた．成体の組織切片を用いて標識の区画選択性を確認した．2）上記遺伝子導入方法を用いて，区画選択的なカルシウムイメージングを行う実験系を構築した．まずDlx5-CreERT2マウスと，Cre組換え依存的にGCaMP3を発現するAi38マウスを交配し，4-OHT投与により早生まれ神経細胞へのGCaMP3導入を試みた．しかし，GCaMP3アレルの組み換え効率がR26-CAG-LoxP-mTFP1アレルに比べかなり低く，内視鏡下の観察は困難であった．そこで，区画選択的にmTFP1を発現させたマウスに，アデノ随伴性ウイルスベクターを用いて赤色カルシウム感受性蛍光タンパク質RCaMPを区画非選択的に発現させた．作成したマウス線条体に光ファイバーを用いた顕微内視鏡を埋め込んだ結果，自由行動下のマウスで，mTFP1で標識された線条体区画領域を内視鏡視野内に緑色で確認し，RCaMPの輝度変化を赤色で観察できることがわかった．学習課題中の神経活動を記録することはできなかったが，本研究の核心である自由行動下における線条体区画選択的なカルシウムイメージングが技術的に可能であることを示した．