MultiClamp 700B微小電極増幅器を用いて
抑制性シナプスの分子メカニズムを研究
企業／大学
ドンダース脳・認知・行動研究所,ラドバウド大学（ナイメーヘン,オランダ）
チームメンバー
コレッテ・ウィーレンガ教授、カルライン・ペアブーム博士、アテ・ビルスマ、ロッテ・ヘルステル、バート・ヨングブロエッツ博士、ゼーラ・カズミ、セゴレーヌ・ボンピエール博士
使用製品
マルチクランプ700B微小電極アンプ
課題
ドンダーズ研究所のWierenga博士の研究室では、分子シグナルと神経細胞活動を通して、脳結合の形成と調節を研究している。特に、脳細胞の活性化と情報処理を制御する上で重要な役割を果たす抑制性シナプスの理解に重点を置いている。これらのシナプスは、脳の発達や学習における神経回路の形成に不可欠である。さまざまな脳疾患、特に自閉症などの神経発達障害は、抑制性シナプスの特異性欠陥と関連している。研究チームの主な対物レンズは、このようなシナプスの形成と可塑性の根底にある分子メカニズムを解明し、脳の情報処理に与える影響を理解することである。
チームは、シナプスの変化が抑制性電流にどのような影響を与えるか、また内在性興奮性がイオンチャネルの変化によってどのような影響を受けるかを明らかにするため、全細胞パッチクランプ記録を行っている。個々の脳細胞からの記録を行い、電気生理学的測定と高度な顕微鏡技術を組み合わせることも多く、生きた脳細胞の経時的変化を追跡している。これらの実験は技術的に難しく、安定した信頼性の高い電気生理学的記録に決定的に依存している。
解決策
シナプスから発生する微小電流を測定するために、研究チームはMultiClamp 700B Microelectrode Amplifierを使用している。Wierengaチームは、個々の興奮性シナプスを活性化するために2光子グルタミン酸アンケージングを行い、カルシウム、塩化物、cAMP/PKAなどの細胞内シグナル伝達分子をモニターするためにバイオセンサーを使用している。Wierenga教授と彼女のチームは、10年以上にわたって電気生理学と高度な顕微鏡の統合を成功させてきた。
「MultiClamp 700B Amplifierは、私たちのラボで高い信頼性と使いやすさを実証しています。私たちの実験には技術的な課題が伴うことが多く、成功のためには複数の要素がアライメントする必要があります。信頼性の高い機器を持つことは、厳密で要求の厳しい研究を行う上で不可欠な前提条件です」
- コレット・ヴィーレンガ教授・博士
パッチピペットを介して蛍光色素（赤）を充填したCA1錐体細胞の樹状突起が見える。研究チームは、この興奮性錐体細胞と周囲の抑制性ニューロン（緑）との相互作用を調べている。
結果
最近の研究で、研究チームは神経発達障害に関連するシナプス結合の変化を調べた（Peerboomら、2023年）。このような障害をシミュレートするため、研究チームは培養脳スライスに発達遅滞を誘導し、神経発達障害で観察される遅滞に類似させた。電気生理学的記録を通して、シナプス結合の発達の過程と、スライス内の発達中の脳細胞の発火特性を追跡した。これらの実験は、神経発達障害の複雑な性質に光を当て、貴重な洞察を与えるものである。今後の研究では、電気生理学的変化と特異的行動変化（Bijlsma et al.）
