感覚運動統合を制御する大脳皮質-高次視床核路の分子発生機構

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海馬における神経回路のシナプス形成の分子制御機構を明らかにするために、まず、子宮内電気穿孔法を用いて海馬のCA3領域に蛍光タンパク質を導入し、シナプス終末の形態を解析した。その結果、軸索で小胞放出を抑制したマウスでは、シナプス前終末と後終末の形態形成が阻害されることが分かった。このことは、シナプス前終末からの小胞放出がシナプス後終末の形態形成にも重要であることを示唆する。次に、蛍光顕微鏡で観察された形態異常の詳細を明らかにするために、Serial Block-Face Scanning Electron Microscopy (SBF-SEM)を用いて、シナプス終末の3次元微細形態解析を行った。材料は上記と同様に、シナプス前終末からの小胞放出を抑制し、同時にその軸索を蛍光タンパク質で標識されるように遺伝子改変したマウスを用いた。成獣のホモ接合型と同腹のヘテロ接合型の各２匹を灌流固定し、取り出した脳をスライスした。その後、申請者がスイスのGraham Knott博士らと開発した光－電子顕微鏡相関法（MacLachlan et al., 2018）による観察を行った。まず、光学顕微鏡を用いて目印となる血管や細胞を撮影した。さらに、蛍光標識されたシナプス前終末の共焦点顕微鏡像を取得した。その後、生理学研究所において、スライスを電子顕微鏡観察用に染色し、樹脂包埋を行った。SBF-SEM観察では、血管や細胞体の位置を目印にして、事前に取得した蛍光顕微鏡像の領域を探し、30 nmごとの連続電子顕微鏡画像を取得した。その結果、小胞放出を抑制したマウスでは、シナプス終末形態が異常になることが分かった。