小型動物の行動を光によって制御するための装置の開発

川添　有哉、八尾　寛、*木村　幸太郎（大阪大学大学院理学研究科生物科学専攻）　*:corresponding author

Neuroscience Research

神経細胞の活動は、細胞膜を様々なイオンが通過する事で細胞膜内外の電位差「膜電位」が変化する事によって生じます。近年、光刺激によって特定のイオンを通過させる膜タンパク質が開発された事で、神経細胞の膜電位を人為的に操作する技術が確立され、「光遺伝学的手法」として注目を集めています。しかし、この光遺伝学的手法の光刺激には強い光が必要とされ、容易にその手法を導入することはできませんでした。
私たちは、強力な環状LEDを開発し、これを高解像度カメラと組み合わせる事で、線虫C. elegans・ショウジョウバエ幼虫など小型動物の神経細胞活動を光遺伝学的手法によって操作し、その操作が行動に与える影響を記録できる簡便な装置を開発しました（図）。光刺激によって陽イオンを流入させて細胞を脱分極させる遺伝子であるチャンネルロドプシン (ChR) には、改変型の ChRGRを用いました。機能評価のために、C. elegansの体壁筋でChRGRを発現させて実験を行った所、光刺激依存的に体壁筋が興奮する事が確認できました。
この装置は取り扱いが簡便で、また比較的安価である事から、さまざまな研究室に導入されたり、また複数台を平行して用いる事で実験の効率を高める事などが期待されます。

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