【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】16K14576 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

嗅覚 / 神経細胞 / 嗅覚受容体 / 直接変換法 / リガンド / 匂い / 神経科学 / 脳・神経 / ゲノム

【研究成果の概要】

ヒト嗅覚受容体のリガンドを同定することは、ヒトの匂い受容の理解にとって必須である。本申請課題では、ヒト嗅覚受容体のリガンドを同定するアッセイ系の確立するため、ヒト嗅神経をin vitroで作出する方法を計画した。発生期の嗅覚神経細胞の遺伝子発現プロファイルデータから候補となる転写因子を絞り込んだ。現在、レンチウイルスを用いてヒト線維芽細胞に遺伝子導入し、嗅覚神経細胞への分化誘導を試みている。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)

【研究分野】生物系薬学

【研究領域課題番号】16K08249 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ヘルペスウイルス / 遺伝子治療 / 遺伝子発現 / インシュレーター / 無毒化 / 神経特異的 / 神経特異的遺伝子発現 / 神経細胞特異的遺伝子発現 / UL41 / ウィルス / ゲノム / 脳・神経 / 薬学 / 発現制御

【研究成果の概要】

本研究では、申請者らが開発した無毒化ヘルペスウイルス（HSV）ベクターシステムを応用して、神経特異的に治療遺伝子を送達できる新規遺伝子治療用担体の創出を目指している。同技術開発のために、本研究ではHSVゲノム上の神経特異的に転写活性化するTR領域に注目し、その遺伝子発現機構を解析した。その結果、TR領域に存在するインシュレーターが本領域からの遺伝子発現に重要な役割を果たしていること、また本制御配列の遺伝子改変により同領域からの遺伝子発現を有意に向上できることを見出した。本成果は、無毒化HSVベクターによる高度に制御された神経特異的遺伝子送達システムの創出の一助となると期待される。

【研究の社会的意義】

現在のウイルス製剤開発において最重要課題のひとつは標的組織特異的治療遺伝子の送達である。多くのウイルスベクターでは非特異的な遺伝子導入の抑制が不完全であり、未だ高精度な標的化遺伝子導入システムは存在しない。一方、我々は既にHSV糖タンパク質gD改変（細胞侵入を制御）及びにmiRNA認識配列（翻訳を制御）の利用による非特異的遺伝子導入抑制技術を確立している。これに本研究で着目するTR制御配列による標的細胞特異的転写制御技術（転写を制御）を融合すれば、極めて高精度な細胞標的化が可能となる。従って本研究成果は神経疾患に対するウイルス製剤を開発する上で理想的なプラットフォームを提供すると考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】15H02370 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / 遺伝子 / 遺伝学 / 神経科学 / 発生・分化 / ゼブラフィッシュ / 遺伝子トラップ / 脳・神経 / 器官形成

【研究成果の概要】

（１）遺伝子トラップスクリーンを実施し、さまざまな細胞・組織・器官特異的にGal4FFを発現するトランスジェニックフィッシュを多数作製した。これらの系統におけるトランスポソン挿入部位を決定した。
（２）細胞・組織・器官特異的Gal4FF発現トランスジェニックフィッシュを基に共同研究を実施し研究成果を英文論文40報として発表した。
（３）ボツリヌス毒素遺伝子を用いてGal4FF発現神経細胞の機能を効率良く阻害するシステムの開発に成功した。カルシウムイメージングを行い、エサなどの視覚刺激が食欲の中枢である視床下部下葉を活性化する神経回路を発見した。恐怖条件付け学習に必須な終脳の神経回路を同定した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】42,900千円 (直接経費: 33,000千円、間接経費: 9,900千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】21500301 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シナプス / 脳・神経 / ゲノム / 転写調節 / Arc / シグナル伝達 / 遺伝子 / 長期記憶 / 海馬

【研究成果の概要】

神経特異的前初期遺伝子Arcはシナプスの長期可塑性や長期記憶形成に関わり、その発現は神経活動によって制御されている。本研究においては、まず、このArcの活動依存性を担うゲノム領域を決定し、この転写調節に関わる因子を同定した。また、Arc遺伝子産物であるArcタンパクがシナプスに局在し、グルタミン酸受容体の動態を制御する新たな機構を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】応用分子細胞生物学

【研究領域課題番号】16108004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

味覚システム / トランスジェニック動物 / DNAマイクロアレイ / 味覚伝道路 / 摂食行動 / トランスジェニックメダカ / 魚T1Rs / 魚T2R / 味覚受容体 / アミノ酸 / 魚T2Rs / 味覚 / 食品 / ゲノム / シグナル伝達 / 脳・神経 / ホスホリパーゼCβ2 / 味覚行動 / モデル魚

【研究成果の概要】

味覚は、動物が適正な摂食行動を行う上で、そしてヒトが高度の食文化を形成し、近代食品産業を発展させる基盤として、きわめて重要な要因である。本年度は味の受容・伝達情報に関するゲノミクスとして、1)モデル魚を用いた味覚システム、2)味覚情報経路の解析を行い、以下の結果を得た。(1)GPCR→Gタンパク質→PLCβ2→TRPM5経路のうち、まず味覚バイオマーカーとして確認したPLCβ2がモデル魚(ゼブラとメダカ)の味蕾に発現すること、次いでT1R系およびT2R系のGPCRおよびTRPM5がヒトや齧歯類とほぼ同様に存在し、T1R1/3,T1R2/3で各種アミノ酸を、T2Rsで苦味物質を受容することを示し、ヒトから魚類に至る脊椎動物共通に「味の嗜好・忌避」システムが存在することを示した。またPLCプロモーターにドミナントネガティブGタンパク質を連結し、トランスジェニック(Tg)不活性型メダカを作出した。(2)T1R3プロモーターに小麦胚芽レクチンWGAを連結して発現させたトランスジェニックマウスを作出した。このマウスの味蕾、一次神経(GG,PNG,TG)および延髄孤束核(NST)におけるWGAシグナルの観察を行った。WGA mRNAおよびWGAタンパク質は、味蕾のT1R3陽性細胞にのみ発現し、他の味、苦味や酸味細胞には観察されなかった。また、鼓索神経節(GG)、舌咽神経節(NPG)、さらには延髄孤束核(NST)の一部の神経細胞にもWGAシグナルを観察し、甘・旨味受容に関わる味細胞-味神経-NST細胞の伝導路を解明することに成功した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2004 - 2007

【配分額】101,530千円 (直接経費: 78,100千円、間接経費: 23,430千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】13680864 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 解剖学 / ゲノム / 神経科学 / 脳・神経 / シナプス / 線虫

【研究成果の概要】

線虫(C. elegans)のシナプスタンパク質を同定するために、哺乳類の中枢神経のシナプス、特にグルタミン酸受容体と複合体を形成するタンパク質の線虫ホモログの遺伝子のcDNA単離と発現解析を行った。PSD-95/SAP90ファミリーのタンパク質は線虫では遺伝子が1つだけ存在しており、トランスジェニック線虫を作製してプロモーター解析を行ったところ咽頭、腸および下皮細胞に発現が見られたが、神経系での発現は確認されなかった。S-SCAM/MAGIファミリーは線虫では遺伝子が1つだけ存在し、cDNAの単離により、少なくとも2つのプロモーターが存在し、タンパク質の翻訳開始点が異なる長短2つのアイソフォームが存在することが明らかとなった。また、それぞれのプロモータの発現解析を行い、長い型は頭部の神経細胞のほか咽頭、体壁筋でも発現し、短い型は頭部の神経細胞など発現していた。Shankファミリーの遺伝子は線虫に1つだけ存在し、オルタナティブ・スプライシングにより2つの型ができることが明らかとなった。発現解析により咽頭、陰門、肛門に発現していることが示された。その他、MAGUIN, CRIPT, nArgBP2, p55ファミリーの線虫ホモログのcDNAクローニングとプロモーター解析を行い、MAGUIN, p55ファミリーが神経細胞で発現することを確認した。総じて、哺乳類で神経細胞に共発現してシナプス後部で複合体を形成するこれらの遺伝子が線虫では遺伝子数が1つまたはごく少数であるにも関わらず発現パターンが必ずしも一致しないことが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)