In vivo imaging analysis of neuron-glia dynamics in neurological disease models
| Project/Area Number |
19K17042
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 52020:Neurology-related
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
齋藤 光象 山梨大学, 大学院総合研究部, 特任助教 (60516079)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | アレキサンダー病 / 一次性アストロサイト病 / アストロサイト / ミクログリア / 難治性疾患 / 2光子イメージング / ニューロングリア動態 / グリア病態 / 難治性神経疾患 / イメージング解析 |
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| Outline of Research at the Start |
難治性の神経疾患モデルマウスのニューロングリア動態の病的変化を電気生理学実験や2光子in vivoイメージングを用いて解析し、異常なアストロサイト内のCa2+シグナル機構がニューロン活動および中枢神経機能全体に及ぼす病的影響を明らかにする。同定した病態機序と治療標的に対して遺伝学的および薬理学的介入実験を用いて病態への改善効果を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
アレキサンダー病(AxD)は、GFAP遺伝子変異を病因とする難治性疾患である。先行研究ではアストロサイトCa2+シグナル異常によってAxD病態が促進されることを見出した。また、AxDマウスのミクログリアについて調べると、ミクログリアの活性化現象と病態保護効果が確認された。この現象に関する分子病態メカニズム解明のため（1）AxD病態のミクログリア機能解析、（2）シングルセル遺伝子解析（scRNAseq）を実行した。Iba1プロモーター下にGCaMP6を発現するIba1-GCaMP6マウスおよび２光子励起レーザー顕微鏡を用いたミクログリアCa2+イメージング法の確立に成功した。さらにこのマウスとAxDマウスを交配させて新たにミクログリアCa2+シグナル解析用のAxDモデルを作成した。このAxDモデルでは対照群に比較してCa2+シグナル活性化が認められ、この活性化現象は特定の受容体拮抗薬によって抑制された。一方でscRNAseqにより、各グリア細胞のサブクラスター解析、パスウェイ解析を実行し、病態関連性のクラスターを同定し、特徴化した。これらデータを基にしながらAAV脳局所注射によるATPイメージングを活用した結果、ある細胞種が関連する組織内ATP増加メカニズムを同定することに成功し、AxDミクログリアCa2+シグナル活性化要因として特定するに至った。さらにAxDミクログリアCa2+活動の病態意義を検討するため先述の受容体拮抗薬の投与実験を行ったところ、AxDマウス脳組織の病態増悪を示した。すなわちAxDミクログリア活動は病態保護作用を有することが判明した。アストロサイト・ミクログリアの相互作用が関連するAxD病態機構の一端を解明し、重要成果が得られた。この特定の受容体を標的としたミクログリア介入操作手法は、将来の治療開発応用に連結すると期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究概要実績で述べた通りの有力なデータが得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
AxD病態におけるミクログリアCa2+活動の病態保護的役割についてさらに理解を深めるために、受容体拮抗薬投与によるミクログリアCa2+活性化抑制下にあるAxDマウスにおいて（1）神経機能活動の影響変化、行動パターン変化を調べる、（2）ミクログリアのサブクラスターの遺伝子発現プロファイルを特徴化すべくさらにシングルセル遺伝子発現解析をさらにス実行する。ミクログリアサブクラスターのマーカー分子発現の脳内局在を調べることにより特定のアストロサイトサブクラスターとの相互作用があるかどうかを探索する。
以上、これらの計画を策定している。
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Report
(4 results)
Research Products
(11 results)
