Analyses of neuronal circuits using genetic MRI reporters

近年、コネクトーム研究とよばれる、脳の神経回路の走行をすべて決定することにより、脳機能解析の礎とする研究が世界中で活発に行われている。この研究において、MRIをもちいてニューロン内部の水分子の動きを計測し、そのデータをもとに軸索走行を擬似的に可視化するトラクトグラフィーは強力なツールであるが、実際のニューロンの形態との比較は行われておらず、その正確性は証明されぬまま現在に至っている。そこで、本研究の目的は、トラクトグラフィーとニューロンの形態の比較を可能とするために、MRIをもちいてニューロンそのものの形態を計測する方法を確立することとする。これまで、MRIをもちいてニューロンを観察できなかったのは、ニューロン特異的に取り込まれる造影剤が存在しなかったためである。本研究では、「造影剤を細胞に取り込ませる遺伝子」をニューロン特異的に発現させることにより、MRIによるニューロンの検出を可能にする。また、MRIでニューロンを可視化した脳は、その後、組織学的解析を行い、その正当性を評価する。そのために、「MRI造影剤を細胞に取り込ませる遺伝子」を発現させる細胞には、同時にGFPなどの遺伝学的マーカーを同時に発現させる。これら２つの遺伝子を発現するAAVベクターを作製し、マウスの脳にインジェクションし、その後、そのマウスに造影剤を投与した上でMRIで撮像し、そのマウスの脳を免疫組織学的に解析してどのニューロンに上記遺伝子が発現しているかを調べる。そして、MRI画像と免疫組織学的解析を行った画像を比較を行う予定である。

近年、コネクトーム研究とよばれる、脳の神経回路の走行をすべて決定することにより、脳機能解析の礎とする研究が世界中で活発に行われている。この研究において、MRIをもちいてニューロン内部の水分子の動きを計測し、そのデータをもとに軸索走行を擬似的に可視化するトラクトグラフィーは強力なツールであるが、実際のニューロンの形態との比較は行われておらず、その正確性は証明されぬまま現在に至っている。そこで、本研究の目的は、トラクトグラフィーとニューロンの形態の比較を可能とするために、MRIをもちいてニューロンそのものの形態を計測する方法を確立することとする。これまで、MRIをもちいてニューロンを観察できなかったのは、ニューロン特異的に取り込まれる造影剤が存在しなかったためである。本研究では、「造影剤を細胞に取り込ませる遺伝子」をニューロン特異的に発現させることにより、MRIによるニューロンの検出を可能にする。また、MRIでニューロンを可視化した脳は、その後、組織学的解析を行い、その正当性を評価する。そのために、「MRI造影剤を細胞に取り込ませる遺伝子」を発現させる細胞には、同時にGFPなどの遺伝学的マーカーを同時に発現させる。これら２つの遺伝子を発現するAAVベクターを作製し、マウスの脳にインジェクションし、その後、そのマウスに造影剤を投与した上でMRIで撮像し、そのマウスの脳を免疫組織学的に解析してどのニューロンに上記遺伝子が発現しているかを調べる。そして、MRI画像と免疫組織学的解析を行った画像を比較を行う予定である。