マウス行動遺伝学のホームページ(国立遺伝学研究所)

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マウス開発研究室(小出研究室small logo

行動遺伝学について

これまで行われてきた多くの研究から、形態や体質などと同様に、行動や性格決定においても遺伝要因は重要な役割を果たしてることが分かってきています。しかし、その遺伝的仕組みについてはまだまだ明らかになってはいません。その大きな理由は、それぞれの行動表現型が多数の遺伝子の複雑な働きにより生み出されているために、個々の遺伝子の働きを解析しようとするとその効果が検出しにくいためです。このような遺伝的現象を量的形質の遺伝といいます。私達は動物の行動に関わる遺伝要因を明らかにするために行動遺伝学を進めています

国立遺伝学研究所では、野生から捕獲したマウスをもとに多くの野生由来系統を樹立しており、一連の系統はMishima batteryと呼ばれています。このような野生由来近交系統は、系統間で進化レベルでの大きな遺伝的差異を有しているために、遺伝的多型に富み表現型としても新しい形質の発見につながると期待されています。また、野生由来のマウス系統はヒトによる積極的な愛玩化の選択を受けていない点も行動研究という点からは重要な利点があります。このように、Mishima batteryはヒト個人差のような集団内での多様性を解析する上で貴重な研究材料になると考えられます。私たちは、様々な行動テストを用いて、各系統の行動特性を調べてきました。その結果、系統間で大きな行動多様性があることを明らかにしています。私たちは現在、特にマウスの従順性、自発活動性、不安様行動、社会行動、攻撃行動、味覚感受性などに注目して研究を進めています。

ひとたび行動に関与する候補遺伝子がみつかれば、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集により遺伝子を改変し、行動にどのような影響があるか調べています。ゲノム編集の技術を導入することにより、自由にゲノムをデザインすることが可能になりつつあります。今後の研究展開においては夢のような技術です。



野生由来マウス系統を用いた行動遺伝学
 

世界各地で捕獲された野生マウスをもとに当研究所で多くのマウス系統が樹立されました。それらの系統について行動パターンを解析すると、系統毎に特徴的な行動が観察されました。例えば、ホームケージ内自発運動性、学習記憶能力、痛覚に対する感受性、トウガラシの辛味成分カプサイシンに対する感受性、不安関連行動、更には社会行動・攻撃行動に関して、系統間での顕著な違いや特徴的な行動を明らかにしてきました。



マウス従順性の遺伝学的解析
 

人類はこれまでに様々な動物種について従順性を選択して家畜化してきました。しかし、この従順性とはどのような行動の変化であるのか、これまであまり明確にされてきていませんでした。従順性には「動物個体が人を避ける傾向が弱くなる」受動的従順性と、「積極的に人に近づく傾向が強くなること」能動的従順性があります。そこで、この二つの性質を区別するための行動テストを考案し、野生由来の10系統と実験用の6系統および愛玩用の1系統について、この新規行動テストを行いました。その結果、実験用マウスは「従順化」の過程で、受動的従順性が選抜されてきたものの、能動的従順性については選択されてこなかったことがわかりました。現在、8種類の野生由来系統を遺伝的に交雑した野生由来ヘテロジニアスストック(WHS)を作出しており、これを能動的従順性について選択交配することで、積極的に人の手に近づいてくるマウスの作出に成功してきつつあります。このようなマウスを用いて、能動的従順性に関わる遺伝子を明らかにし、その行動にどのような脳の機能変化が関与しているか解明しようとしています。



ケージ内自発活動性の系統差に関わる遺伝要因の研究

マウスのケージ内での自発活動は、その個体そのものが持つ運動欲求により生じており、どの程度の運動量を示すかということは、その個体の生存の上でも重要な要素となります。つまり、運動量は餌の確保や繁殖行動の戦略などにも直結するため、遺伝的な選択圧を受けやすいともいえるでしょう。多くのマウス系統を比較すると、系統間でその活動量には大きな違いが見られます。このような活動量の違いは、遺伝的な影響を強く受けていることが分かってきました。現在、活動量の調節に関わる候補遺伝子を解析しており、この研究によりヒトを含めた動物の活動量がどのように遺伝的に調節されているか明らかになるかもしれません。



マウス社会行動の遺伝学的解析

実験用系統であるC57BL/6では雌同士の社会的接触頻度が低いのに対し、日本産野生マウス由来系統のMSMでは高い社会的接触をすることが分かってきました。現在その社会的接触行動に関して遺伝学的な解析を進めています。



マウスの不安様行動に関わる遺伝的基盤の解析
 

不安様行動は、個体が危険な場面に陥らないようあらかじめ回避しようと備えるために必要な行動であり、個体生存上も重要な役割を果たしています。また、ヒトにおいて、過度の不安は日常生活に支障をきたす場合もあり、そのような不安の調節に関与する遺伝的基盤を理解することは、重要な研究テーマであるといえます。これまでに、C57BL/6と比較してMSMは高い不安様行動を示すことが分かってきました。更に、コンソミックマウス系統を用いて解析を行い、複数の染色体が不安様行動の調節に関わっていることを明らかにしました。現在、このような不安様行動に関わる遺伝子の候補について、詳細な解析を進めています。



マウス攻撃行動の遺伝学

実験用系統であるC57BL/6に比べてMSMでは雄同士の高い攻撃性が見られます。このような攻撃行動に関わる染色体もコンソミック系統を用いた解析により明らかにしてきました。現在、候補遺伝子についての解析を進めています。また、光遺伝学(オプトジェネティクス)やマイクロダイアリシス、さらに薬理学的手法を用いて攻撃行動にかかわる神経回路の研究を進めています。



ゲノム編集技術の開発
 

ゲノム編集技術の登場により、簡単かつ効率的に生物の遺伝子を操作することができるようになりました。私たちは、ゲノム編集技術のひとつであるCRISPR/Cas9をマウス受精卵に利用することで、効率的な新規遺伝子改変技術の開発、新しいモデル動物の作製を行っています。特に、マウスのゲノムをヒト特異的DNA配列に置き換えたゲノムヒト化マウスの作製を中心的に行っています。

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