生体脳内１細胞での適応回路再編成の時空間分子メカニズムの解明

経験依存的な脳内神経回路の再編成は、生後の正常な発達、外部環境への適応や様々な学習・記憶に不可欠であることが知られている。しかしながら、このような神経回路の再編成がどの細胞のどのシナプスにおいて、どのような分子メカニズムで起こっているのかは十分にわかっていない。本研究では、本研究者が開発した生体脳内１細胞でのゲノム編集・分子イメージング技術（SLENDR/vSLENDR: Mikuni et al., Cell 2016; Nishiyama et al., Neuron 2017）、大規模スパイン機能解析プラットフォーム、および２光子蛍光寿命イメージング技術などの先端イメージング技術群と、微量のサンプルから高精度にRNAseq解析できるQuartz-Seq法とPhOT-Seq法による１細胞トランスクリプトーム解析を組み合わせることで、マウスの生体脳内１細胞でシナプスの構造と機能を大規模かつ定量的にモニターするための技術基盤を開発する。そのうえで、感覚遮断による神経回路の再編成において、回路の再編成が起こる細胞の分子的特徴を明らかにし、さらに、回路再編成の時間的および空間的な分子メカニズムを脳内１細胞・シナプスレベルの解像度で解明することを目指す。本研究により、適応回路センサスの様々な研究に資するイメージング技術プラットフォームが確立し、様々な適応回路メカニズムのシナプスレベルおよび分子レベルでの解明に役立つことが期待される。

文献

• Mikuni T†, Uchigashima M. (2020) Methodological approaches to understand the molecular mechanism for structural plasticity of dendritic spines. Eur J Neurosci 54(8):6902-6911.
• Nishiyama J*, Mikuni T*†, Yasuda R†. (2017) Virus-mediated genome editing via homology-directed repair in mitotic and postmitotic cells in mammalian brain. Neuron 96(4):755-68.
• Mikuni T et al. (2016) High-throughput, high-resolution mapping of protein localization in mammalian brain by in vivo genome editing. Cell 165(7):1803-17.
• Mikuni T et al. (2013) Arc/Arg3.1 is a postsynaptic mediator of activity-dependent synapse elimination in the developing cerebellum. Neuron. 2013; 78(6):1024-35.