オプトジェネティクスを用いた神経血管連関における微小血流調節機序と虚血時の反応性
Project/Area Number |
20K06929
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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Research Institution | Keio University |
Principal Investigator |
冨田 裕 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師(非常勤) (60276251)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
畝川 美悠紀 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 研究員 (10548481)
伊澤 良兼 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (90468471)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | 光遺伝学 / 脳微小循環 / アストロサイト / ペリサイト / 脳微小塞栓 / オプトジェネティクス / Neurovascular unit / 脳虚血 / 神経科学 |
Outline of Research at the Start |
オプトジェネティクスを利用してNVUを構成する特定の細胞種にChR2を発現させたマウスを用い、レーザースペックル血流計や二光子顕微鏡を用いて特定の細胞種ごとに刺激した際の血管挙動の解析、薬理学的手法を組み合わせることによって各細胞の役割や微小血流調節に関わるメカニズムをin vivo で検証する。さらに、中大脳動脈閉塞術を施行した脳梗塞モデル、総頸動脈にマイクロコイルを装着することによる慢性低灌流モデルなどを組み合わせ、独自の微小脳血流定量解析法(KEIO-IS1、KEIO-IS2)を用いて、病態下での特定の細胞間相互作用による脳血流調節機序を詳細に明らかにし、将来の脳疾患治療へと結びつける。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、特定の細胞種のみに光感受性膜蛋白チャネルロドプシン2 (ChR2)を発現した遺伝子改変マウスを用いて、Neurovascular unit (NVU)を構成するニューロン、アストロサイト、血管平滑筋、血管周皮細胞(ペリサイト)の脳微小循環調節における役割を解析した。アストロサイトのみを光刺激するとニューロンの場合と同様に強度依存的に血流増加反応を示し、血流増加領域は拡大した。アストロサイトあるいはニューロンの刺激による血管拡張反応は、脳表の軟膜動脈より実質内の穿通動脈の方が高い傾向が認められた。薬理学的手法による実験から、アストロサイトの血管拡張反応には代謝型グルタミン酸受容体、ギャップジャンクション、内向き整流性カリウムチャネル、NMDA型グルタミン酸受容体、ニューロンの血管拡張反応にはムスカリン性アセチルコリン受容体、電位性ナトリウムチャネル、プロスタグランジン生成、一酸化窒素合成、KCNMA1チャネルの関与が示され、アストロサイトとニューロンは異なる機序で血管口径調節を司ることが明らかになった。さらに、血管平滑筋とペリサイトにChR2を発現したマウスを用いた実験から、ペリサイト自身が血管収縮作用を持つことが明らかになり、光刺激による局所的な血管収縮によって微小血管レベルにおける一過性血流停止(マイクロビーズの一時停止、すなわち微小塞栓の形成)が静脈側で観察された。
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Report
(4 results)
Research Products
(36 results)
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[Journal Article] Selective dysfunction of fast-spiking inhibitory interneurons and disruption of perineuronal nets in a tauopathy mouse model.2023
Author(s)
Kudo T, Takuwa H, Takahashi M, Urushihata T, Shimojo M, Sampei K, Yamanaka M, Tomita Y, Sahara N, Suhara T, Higuchi M
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Journal Title
iScience
Volume: 26
Issue: 4
Pages: 106342-106342
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A first-in-human study of 11C-MTP38, a novel PET ligand for phosphodiesterase 72021
Author(s)
Kubota Manabu、Seki Chie、Kimura Yasuyuki、Takahata Keisuke、Shimada Hitoshi、Takado Yuhei、Matsuoka Kiwamu、Tagai Kenji、Sano Yasunori、Yamamoto Yasuharu、Okada Maki、Kikuchi Tatsuya、Ichise Masanori、Kawamura Kazunori、Zhang Ming-Rong、Higuchi Makoto
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Journal Title
European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging
Volume: 41
Issue: 11
Pages: 2928-2943
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] High-Contrast In Vivo Imaging of Tau Pathologies in Alzheimer’s and Non-Alzheimer’s Disease Tauopathies2021
Author(s)
Tagai K, Ono M, Kubota M, Kitamura S, Takahata K, Seki C, Takado Y, Shinotoh H, Sano Y, Yamamoto Y, Matsuoka K, Takuwa H, Shimojo M, (24人省略), Shimada H.
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Journal Title
Neuron
Volume: 109
Issue: 1
Pages: 42-58
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] オプトジェネティクスを用いた脳微小血管の操作2021
Author(s)
小谷真穂, 村田樹里, 大石光洋, 畠山菜緒, 畝川美悠紀, 伊澤良兼, 菅野巖, 冨田裕, 田中謙二, 中原仁, 正本和人
Organizer
第25回酸素ダイナミクス研究会
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Author(s)
高橋真奈美, 田桑弘之, 漆畑拓弥, 下條雅文, 折原あすみ, 小野麻衣子, 高堂祐平, 冨田裕, 佐原成彦, 須原哲也, 樋口真人
Organizer
第64回日本脳循環代謝学会学術集会
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