G7NG817遺伝子改変マウスによる生体脳Ca2+イメージング
神経回路網は化学シナプスを介したニューロンの相互作用によって動作していると考えられています。しかしながらシナプス伝達だけでは説明のつかない、多様な情報伝達機構の存在が明らかとなっています。
特にグリア細胞の一種のアストロサイトは、これまで補助的な役割しか持たないとされてきましたが、生体脳内で神経回路の情報処理に積極的に関わっている可能性が示唆されています。
アストロサイトはニューロンと違い、活動電位を発生しないため、従来の電気生理学的測定においてはその寄与が見逃されてきた可能性があります。
一方、神経伝達物質の受容によって有意に細胞内カルシウム濃度が上昇することが知られています。
さらにそれに伴い様々なグリア伝達物質を放出し、神経修飾物質の細胞外空間への拡散伝達を介在することで広範囲の神経活動を長期に渡って修飾することが報告されています。
理研BSIに研究員として赴任してからは、アストロサイトと一部のニューロンにCa2+センサータンパク質G-CaMP7を発現した遺伝子改変マウス（G7NG817マウス）を用いた生体脳Ca2+イメージングを主幹とした研究を行なっています。
G7NG817マウスは、大脳皮質における蛍光タンパク質の発現が高いため、実体蛍光顕微鏡下で、骨を削ることなく頭蓋骨越しにCa2+動態を計測することができます。
例えば、ウレタン麻酔下や徐波睡眠時に見られる特徴的な低周波・高振幅の脳波に対応するCa2+振動を計測することができます (下図)。
一方、テールピンチ刺激によっては、脳波同様、速波化が誘発されると予想しましたが、予想とは異なり非常に明るくゆっくりとした応答が得られました。
そこで頭蓋骨に観測用の窓を設け、二光子顕微鏡を用いてより詳細な観測を行なったところ、このCa2+シグナルはアストロサイト由来であることを見出しました (下図)。
