逆行性バーコーディングによる局所回路センサス ／Local circuit census by retro-barcode
濱口 航介 ／Kosuke Hamaguchi
京都大学大学院医学研究科 生体情報科学講座 准教授
Kyoto University Graduate School of Medicine, Department of Biological Sciences, Associate Professor
HPリンク
研究室HP：https://phy.med.kyoto-u.ac.jp/
リサーチマップ：https://researchmap.jp/hamaguchikosuke
神経細胞は興奮性・抑制性・それらのサブタイプ、と多様な細胞タイプに分かれ、複雑なネットワークを作りながら、個体の知覚や行動に関わる様々な計算を行う。それぞれの計算がどのような細胞タイプとネットワークから作られるのか理解する事は、神経科学における重要な課題である。空間トランスクリプトームの方法は、空間構造を保持したまま、細胞の持つ遺伝子発現パターンを調べる事ができる強力な手法であるが、神経細胞同士の接続情報を調べる事ができない。本研究ではバーコード付き狂犬病ウィルスを用い、細胞同士の接続情報を空間トランスクリプトームに付け加える技術を開発する（逆行性バーコーディング）。第I期では、逆行性バーコーディングの技術開発に加え、拡大透明化を行った脳切片からのmRNAの検出技術の開発（空間トランスクリプトーム）も行った。これらの技術とカルシウムイメージング法を併せる事で、神経活動を計測した脳切片から遺伝子発現と結合関係を調べるのが、本研究の目的である。
本研究では、行動の選択と準備に関わるとされる皮質２次運動野の神経細胞をターゲットに、２光子カルシウムイメージングを用いて神経細胞の一つ一つの行動選択性を同定する。さらにバーコード付きG遺伝子欠損狂犬病ウィルスを用いた逆行性バーコーディングを用いて、ポストシナプスとプレシナプス細胞に同じバーコードを導入する。最後に脳切片から空間トランスクリプトームを行い、バーコードとmRNA発現パターンを検出する。これにより、局所回路における結合関係とそれぞれの細胞タイプを明らかにし、局所回路のセンサスを行う。
文献
- T. Nishioka, M.S. Attachaipanich, K. Hamaguchi, M. Lazarus, A. d’Exaerde, T. Macpherson, and T. Hikida, “Error-related Signaling in Nucleus Accumbens D2 Receptor-expressing Neurons Guides Avoidance-based Choice Behavior in Mice”, Nature Communications, 14, 2284 (2023).
- K. Hamaguchi, H. Aoki-Takahashi, and D. Watanabe, “Prospective and retrospective values integrated in frontal cortex drive predictive choice”, PNAS, 119 (48) e2206067119, 2022.
- K. Hamaguchi, M. Tanaka, R. Mooney, “A Distributed Recurrent Network Contributes to Temporally Precise Vocalizations'', Neuron, 91 (3), pp.680-93, 2016.
