マーモセットの一次視覚野における GABA 作動性インターニューロンとそのパルブアルブミン亜集団への制限的なウイルス媒介遺伝子発現

Core Concepts

マーモセットの一次視覚野において、GABA作動性細胞やその中のパルブアルブミン陽性細胞に高い特異性と効率で遺伝子発現を誘導できるウイルスベクターを同定した。

Abstract

本研究では、マーモセットの一次視覚野(V1)におけるGABA作動性細胞やパルブアルブミン(PV)陽性細胞への選択的な遺伝子発現を可能にするウイルスベクターの特性を詳細に検証した。
まず、V1層内でのGABA陽性細胞とPV陽性細胞の分布を定量的に解析した。GABA陽性細胞は層2/3と4Cに最も多く分布し、PV陽性細胞は層4Cに最も多く分布していた。PV陽性細胞の92.3%がGABA陽性であり、GABA陽性細胞の61.4%がPV陽性であった。
次に、GABA特異的なAAV-h56Dベクターの3つのサブタイプ(AAV9、AAV7、AAV1)と、PV特異的なAAV-PHP.eB-S5E2ベクターを用いて、V1への遺伝子導入実験を行った。
AAV-h56Dベクターでは、AAV9とAAV1が最も高い特異性(91-94%)と効率(80%)を示した。一方、AAV7は層特異的な感染性を示し、深層と表層で高い特異性を示したが、中間層での感染効率が低かった。
AAV-PHP.eB-S5E2ベクターは、PV陽性細胞に対して98%の特異性と86-90%の効率で遺伝子導入できた。ただし、ウイルス量が多いと特異性が若干低下する傾向がみられた。
さらに、ウイルス感染部位ではGABA陽性細胞とPV陽性細胞の免疫反応性が低下していることが明らかになった。これは、ウイルス感染によるホスト細胞の遺伝子発現抑制が原因と考えられる。
以上より、本研究で同定したAAV-h56D(AAV9、AAV1)とAAV-PHP.eB-S5E2ベクターは、マーモセットの一次視覚野におけるGABA作動性細胞やPV陽性細胞の機能と結合様式を研究するための有用なツールであると結論付けられる。

Stats

GABA陽性細胞の割合は層2/3と4Cで最も高く、それぞれ33%前後であった。
PV陽性細胞の割合は層4Cで最も高く42.3%であった。
PV陽性細胞の92.3%がGABA陽性であり、GABA陽性細胞の61.4%がPV陽性であった。
AAV-h56D(AAV9)はGABA陽性細胞に対して91-94%の特異性と80%の効率を示した。
AAV-PHP.eB-S5E2はPV陽性細胞に対して98%の特異性と86-90%の効率を示した。
ウイルス感染部位ではGABA陽性細胞とPV陽性細胞の免疫反応性が低下していた。

Quotes

"PV陽性細胞の92.3%がGABA陽性であり、GABA陽性細胞の61.4%がPV陽性であった。"
"AAV-h56D(AAV9)はGABA陽性細胞に対して91-94%の特異性と80%の効率を示した。"
"AAV-PHP.eB-S5E2はPV陽性細胞に対して98%の特異性と86-90%の効率を示した。"

Key Insights Distilled From

Laminar specificity and coverage of viral-mediated gene expression restricted to GABAergic interneurons and their parvalbumin subclass in marmoset primary visual cortex

by Federer,F., ... at www.biorxiv.org 03-11-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.07.583998v1

Deeper Inquiries

マーモセットとマウスの一次視覚野におけるGABA作動性細胞とPV陽性細胞の分布の違いは、どのような機能的な違いを反映しているのだろうか。

マーモセットとマウスの一次視覚野におけるGABA作動性細胞とPV陽性細胞の分布の違いは、それぞれの種における神経回路の機能的な特性を反映しています。例えば、マウスではPV陽性細胞の割合が比較的低く、GABA作動性細胞との比率も異なることから、マウスの視覚系における情報処理や抑制のメカニズムが異なる可能性があります。一方、マーモセットではPV陽性細胞の割合が高く、GABA作動性細胞との比率も異なることから、より複雑な情報処理や抑制が行われている可能性が考えられます。これらの違いは、それぞれの種が環境や行動に適応するために進化的に獲得した特性を反映していると言えます。