| Project/Area Number |
21K09741
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56060:Ophthalmology-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松下 賢治 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (40437405)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
臼井 審一 大阪大学, 大学院医学系研究科, 講師 (20546882)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 網膜および視神経乳頭（ONH）アストロサイト / メカニカルストレス / 緑内障 / 一過性眼圧上昇 / GFAP / S100B / アクチン / 神経保護 / 高眼圧 / アストロサイト / ミューラ細胞 / 視神経 / 多光子顕微鏡 |
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| Outline of Research at the Start |
緑内障は篩板の視神経軸索への直接的メカニカルストレスが原因とされてきた。近年、このストレス応答に活性化アストロサイトの初期反応が重要であるという報告が出てきているが、メカニカルストレスをアストロサイトが受容し病態を引き起こす分子機構は現在不明である。今回、我々は乳頭アストロサイトのメカニカルストレスに対する応答を検討する系を開発した。緑内障発症極初期に活性化と異なるアストロサイト応答が出現し、この遷移状態（Preconditioning state）を多光子顕微鏡を用いてin vivo イメージングを行う。これは根治療法のない緑内障に対して、発症抑制という新規治療法の開発基盤となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
緑内障は、不可逆的かつ進行性の一連の視神経変性であり、しばしば疾患の進行に伴うアストロサイトのリモデリングを伴う。しかし、リモデリングの過程そのものについては、十分に分かっていない。メカニカルストレス下における網膜および視神経乳頭（ONH）アストロサイトの形態を調べ、アストロサイトのリモデリングに先行する前駆状態が存在するかどうかを解析する。培養細胞に対する眼圧上昇と機械的ストレスという病態を模倣するために、一過性眼圧上昇（OHT）マウスモデルとin vitro細胞伸展モデルを確立した。GFAP、S100Bおよびアクチン染色を用いてアストロサイトの形態と細胞骨格の特性を解析し、qPCRを用いてmRNA発現を測定した。また、S100BとONHアストロサイトの形態との関連を調べるため、S100Bの発現をsiRNAで不活化した。アストロサイトは、活性化し肥大が始まる前の初期に、OHTマウスモデルにおいて、GFAP強度が弱くなった。これはGFAP mRNA発現の増加とS100B mRNA発現の減少を伴った。 In vitroで伸展したアストロサイトは収縮し、細胞突起が少なく細胞体が伸長する傾向があった。S100Bのダウンレギュレーションは、in vivoとin vitroの両方のモデルで検出された。S100Bが不活化されたONHアストロサイトは、同様に細長い形態を持ち、GFAPの増加を示した。機械的ストレスに対する初期反応として、S100Bの発現はアストロサイトでダウンレギュレートされ、細胞の「弱化」を思わせる細長い形態をとる。細胞内のS100B発現を抑制すると、同様の形態変化とGFAPの上昇が誘導された。このメカニカルストレスによる変化は可逆的であり、S100Bに関連している再活性化が認められた。
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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
S100Bは細胞内カルシウムを結合するタンパク質で、カルシウム濃度に関与し、様々な細胞機能と関わる。と同時に、S100タンパク質の中で、分泌可能な数少ないタンパク質であり、細胞間の相互作用にも注目が向けられる。このタンパク質S100Bの機能について、さらに深めるためにはCa イメージングが必要であるが、機器調整が遅れ進まなかった。ようやく、再開可能となり、追加実験でアストロサイトの細胞機能にS100Bを解明できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
S100Bは細胞骨格のGFAPとアクチンを中心にアストロサイトの細胞形態を変化させる。乳頭アストロサイトに対するメカニカルストレスによる形態変化は可逆的であり、S100Bに関連している再活性化が認められたことから、この可逆性が何に依存するかを解明する。その機構解明により、脳のアストロサイトで言われている活性化アストロサイトと異なるPreconditioning状態が起こりうるのか、その性状と機能の違いについて、Caイメージングを中心に解析を進める。このことにより、初期緑内障が如何に制御可能かを示すことが可能となり新たな神経保護機構を創出できる。
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