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Elucidating the biological basis of resilience for enhancing mental health

Research Project

Project/Area Number 21H04812
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

古屋敷 智之  神戸大学, 医学研究科, 教授 (20362478)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小坂田 文隆  名古屋大学, 創薬科学研究科, 准教授 (60455334)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥41,730,000 (Direct Cost: ¥32,100,000、Indirect Cost: ¥9,630,000)
Fiscal Year 2024: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000)
Fiscal Year 2023: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Keywordsレジリエンス / 慢性ストレス / 老化 / 全脳イメージング / 一細胞オミクス解析
Outline of Research at the Start

うつ病など心の病には社会からのストレスや老化など後天的な要因が深く関わる。我々は、マウスの慢性ストレスが脳内外の炎症反応によりうつ・不安様行動を誘導することを示してきた。一方、慢性ストレスや老化による脳機能障害には個体差があり、レジリエンスの存在が示唆されるが、実態は不明である。本研究では、神経活動・炎症反応の全脳イメージング、一細胞オミクス解析、神経活動・細胞・分子操作など先端技術を駆使し、慢性ストレスや脳機能老化に対するレジリエンスを担う神経回路・脳組織リモデリング・脳末梢連関を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

心の病には社会からのストレスや老化など後天的な要因が深く関わる。マウスの慢性ストレスは脳内外の炎症反応によりうつ・不安様行動を誘導する。慢性ストレスや老化による行動変化には個体差があり、レジリエンスの存在が示唆される。また即効性抗うつ薬や特定の環境・生活習慣がレジリエンスを増強することも知られる。しかしこれらレジリエンスの生物学的実態は不明である。本研究では、慢性ストレスや脳機能老化に対するレジリエンスを担う神経回路・脳組織リモデリング・脳末梢連関を解明する。本年度は以下の研究を実施した。
項目1.慢性社会ストレスによる脳機能障害に対するレジリエンスの機序の解明:G欠損型狂犬病ウイルスベクター等を用い、慢性社会ストレスにより変化する前頭前皮質への神経入力を同定し、化学遺伝学的手法により認知情動変容への関与を示した。炎症性細胞のオミクス解析や遺伝子欠損マウスなどを用い、慢性社会ストレスによる炎症応答を担う複数の分子経路を同定し、各経路が特異的な脳機能に影響することを示した。レジリエンス関連代謝物の合成酵素欠損マウスの情動変容と免疫系の関与を示した。
項目2.老化による脳機能障害に対するレジリエンスの機序の解明:脳機能障害を示す老化感受性群と示さない老化抵抗性群を分類する実験系を確立し、全脳イメージングやオミクス解析を用い、脳機能障害の個体差と相関する分子・細胞変化を発見した。老化マウスで異常が見られた脳領域の活動を化学遺伝学的に操作し、情動行動への影響を示した。
項目3.即効性抗うつ薬や特定の環境・生活習慣によるレジリエンス増強の機序の解明:レジリエンスを増強しうる低用量ケタミン投与などが慢性ストレス・脳機能老化に与える影響を調べた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は、慢性ストレスや脳機能老化に対するレジリエンスを担う神経回路・脳組織リモデリング・脳末梢連関の実態とメカニズムを解明するものであるが、いずれの項目についても研究が推進されている。逆行性トレーサーを用いた組織学的解析、オミクス解析、化学遺伝学を用いて、慢性ストレスに対するレジリエンス、脳機能老化に対するレジリエンスと関連する神経回路や分子群を同定し、その一部はレジリエンスとの因果関係を明らかにしている。レジリエンス関連代謝物の合成酵素欠損マウスではレジリエンス障害を示唆する行動異常や免疫系の関与を見出している。以上の研究成果から、本研究はおおむね順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

項目1.慢性社会ストレスによる脳機能障害に対するレジリエンスの機序の解明:これまでの解析を継続しつつ、慢性社会ストレスにより変化する前頭前皮質への神経入力の神経活動を計測するとともに、遺伝子発現変化や転写エピゲノム制御を調べ、その役割を分子操作により調べる。炎症性細胞が他の脳細胞に与える影響を電気生理や一細胞オミクス解析により調べる。レジリエンス関連代謝物が情動行動を制御する脳基盤を全脳イメージングや一細胞オミクス解析等で調べる。
項目2.老化による脳機能障害に対するレジリエンスの機序の解明:これまでの解析を継続しつつ、老化に伴う当該脳領域の神経投射や遺伝子発現の変容を調べ、分子操作や神経活動操作も行い、脳機能老化に対するレジリエンスの階層縦断的メカニズムに迫る
項目3.即効性抗うつ薬や特定の環境・生活習慣によるレジリエンス増強の機序の解明:これまでの解析を継続しつつ、レジリエンス増強が見られる操作について全脳イメージングやオミクス解析等を実施する。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (153 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (40 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 32 results,  Open Access: 24 results) Presentation (110 results) (of which Int'l Joint Research: 15 results,  Invited: 57 results) Book (1 results)

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      最先端ナノライフシステム研究

      Volume: 2022 Pages: 138-146

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    • Author(s)
      佐藤 彰典、竹内遼介、小坂田文隆
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      Clinical Neuroscience

      Volume: 40 Pages: 21-25

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      Kato Yoshiko、Shimomura Yukari、Takada Yoshihiro、Furuyashiki Tomoyuki
    • Journal Title

      Kobe Journal of Medical Sciences

      Volume: 67

    • NAID

      120007169875

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      Sotoyama Hidekazu、Namba Hisaaki、Kobayashi Yutaro、Hasegawa Taku、Watanabe Dai、Nakatsukasa Ena、Sakimura Kenji、Furuyashiki Tomoyuki、Nawa Hiroyuki
    • Journal Title

      Translational Psychiatry

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 236-236

    • DOI

      10.1038/s41398-021-01346-2

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      Suzuki Tomohide、Ishii Shinichi、Shinohara Masakazu、Kawano Yuko、Wakahashi Kanako、Kawano Hiroki、Sada Akiko、Minagawa Kentaro、Hamada Michito、Takahashi Satoru、Furuyashiki Tomoyuki、Tan Nguan Soon、Matsui Toshimitsu、Katayama Yoshio
    • Journal Title

      Haematologica

      Volume: 106 Issue: 6 Pages: 1671-1683

    • DOI

      10.3324/haematol.2020.265751

    • NAID

      120007097056

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    • Author(s)
      Ito Arisa、Ye Ke、Onda Masanari、Morimoto Nao、Osakada Fumitaka
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 552 Pages: 66-72

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.03.012

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      谷口将之、北岡志保、古屋敷智之
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      生体の科学「ストレスによる炎症応答のメカニズムとその役割」

      Volume: 72 Pages: 389-392

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      北岡志保、古屋敷智之
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      実験医学 特集「精神疾患の病因は脳だけじゃなかった」

      Volume: 2021-6 Pages: 1364-1370

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      古屋敷智之
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      古屋敷智之
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      小坂田文隆
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      Neuroscience Instituteセミナー
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      Fumitaka Osakada
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      The 16th Annual Meeting of Chinese Neuroscience Society & The 2nd CJK International Meeting
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  • [Presentation] 予測情報処理の脳内基盤の解明に向けて2023

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      小坂田文隆
    • Organizer
      第73回脳の医学・生物学研究会
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      小坂田文隆
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      第33回日本神経回路学会全国大会
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      小坂田文隆
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      第15回 脳科学若手の会 関西部会セミナー
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      Nagai H, Nagai M, Numa C, Ota K, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Shimma S, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Soga T, Furuyashiki T
    • Organizer
      The 4th RIKEN BDR-Kobe University Joint Symposium
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      Taniguchi M, Matsushita K, Mishima R, Kadota M, Kuraku S, Furuyashiki T
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      The 4th RIKEN BDR-Kobe University Joint Symposium, Kobe
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      Nagai H, Nagai M, Numa C, Ota K, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Shimma S, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Soga T, Furuyashiki T
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      第128回日本解剖学会全国学術集会
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      小坂田文隆
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      古屋敷智之
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      NEURO2022(第45回日本神経科学大会・第65回日本神経化学会大会・第32回日本神経回路学会大会)
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      古屋敷智之
    • Organizer
      第52回日本神経精神薬理学会年会・第44回日本生物学的精神医学会年会・第32回日本臨床精神神経薬理学会年会・第6回日本精神薬理学会総会・学術集会合同年会
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      古屋敷智之
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      The 1st Fujita International Symposium on Brain Science
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      Nagai H, Nagai M, Numa C, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Shimma S, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Soga T, Furuyashiki T
    • Organizer
      NEURO 2022
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      第96回日本薬理学会年会
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      Nagai H, Nagai M, Numa C, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Shimma S, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Soga T, Furuyashiki T
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会
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    • Organizer
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      Masayuki Taniguchi, Kazutoshi Matsushita, Rei Mishima, Mitsutaka Kadota, Shigehiro Kuraku, Tomoyuki Furuyashiki
    • Organizer
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      Masayuki Taniguchi, Kazutoshi Matsushita, Rei Mishima, Mitsutaka Kadota, Shigehiro Kuraku, Tomoyuki Furuyashiki
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      Yamada R, Nagai H, Numa C, Horikawa I, Nagai M, Kawashima Y, Furuyashiki T
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      Numa C, Nagai H, Nagai M, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Furuyashiki T
    • Organizer
      NEURO 2022
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      Taniguchi M, Matsushita K, Mishima R, Kitaoka S, Kuraku S, Kadota M, Furuyashiki T
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      Nagai H, Nagai M, Numa C, Yamashita T, Kawashima Y, Ohno N, Kataoka Y, Shimma S, Mimori-Kiyosue Y, Kato T, Soga T, Furuyashiki T
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    • Author(s)
      古屋敷智之
    • Total Pages
      288
    • Publisher
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    • ISBN
      9784065283639
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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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