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The reprograming mechanism of damaged motor neurons

Research Project

Project/Area Number 21K19310
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 46:Neuroscience and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Sumiko Kiryu-Seo  名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (70311529)

Project Period (FY) 2021-07-09 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords神経損傷 / 運動ニューロン / タンパク質分解 / 神経再生 / リプログラム / プロテアソーム / AIS / 遺伝子発現制御 / 神経変性 / ATF3
Outline of Research at the Start

成熟運動ニューロンは神経損傷を受けても再生・修復することが可能である。これは損傷運動ニューロンが敢えて極性を放棄し一旦未分化な状態に逆戻りすることで潜在的な再生能力を賦活化する“セルフリプログラミング”を行うためではないかと考えられる。本研究では、このような損傷運動ニューロン幼若化のための遺伝子発現制御機構をゲノムレベルで網羅的に探索し、神経再生へのポテンシャルを獲得する仕組みを明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to elucidate the mechanism by which damaged motor neurons transit to an immature state to activate their regenerative capacity. In this process, various damage responses occurred in a coordinated manner, and the failure of any one of the damage responses is considered to induce degeneration. We searched for the mechanism using two types of mice that were designed to be destined for regeneration or degeneration in response to nerve injury. We found a new mechanism in which damaged motor neurons use proteolysis to transit to an immature state and satisfy energy demand in injured axons.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

損傷や変性疾患、老化によりダメージを受けた神経細胞が変性に至る過程は様々である。損傷ニューロンが神経変性を免れ神経再生を適切に進行させることができれば神経ネットワークに再び組み込まれるポテンシャルは高い。このため神経再生能力を賦活化するメカニズムを理解することは神経再生のロードマップ作成を目指す上で極めて意義が高く、再生医療や予防医療の発展に貢献することが期待される。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (19 results) (of which Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Repeated cold stress, an animal model for fibromyalgia, elicits proprioceptor-induced chronic pain with microglial activation in mice2024

    • Author(s)
      Wakatsuki K, Kiryu-Seo S, Yasui M, Yokota H, Kida H, Konishi H, Kiyama H
    • Journal Title

      J Neuroinflammation

      Volume: 21 Issue: 1 Pages: 25-25

    • DOI

      10.1186/s12974-024-03018-6

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Brain injury triggers cell‐type‐specific and time‐dependent endoplasmic reticulum stress responses2022

    • Author(s)
      Fan Qiyan、Takarada‐Iemata Mika、Okitani Nahoko、Tamatani Takashi、Ishii Hiroshi、Hattori Tsuyoshi、Kiryu‐Seo Sumiko、Kiyama Hiroshi、Hori Osamu
    • Journal Title

      Glia

      Volume: 71 Issue: 3 Pages: 667-681

    • DOI

      10.1002/glia.24303

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Expression of ATP-binding cassette transporter A1 is induced by nerve injury and its deficiency affects neurite tip morphology and elongation in cultured neurons2022

    • Author(s)
      Nobue Shishioh, Sumiko Kiryu-Seo, Sumiko Abe-Dohmae, Shinji Yokoyama, Hiroshi Kiyama
    • Journal Title

      Journal of Chemical Neuroanatomy

      Volume: 125 Pages: 102164-102174

    • DOI

      10.1016/j.jchemneu.2022.102164

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Impaired disassembly of the axon initial segment restricts mitochondrial entry into damaged axons.2022

    • Author(s)
      Kiryu-Seo S, Matsushita R, Tashiro R, Yoshimura T, Iguchi Y, Katsuno M, Ryosuke Takahashi R, Kiyama H
    • Journal Title

      EMBO J

      Volume: 41 Issue: 20

    • DOI

      10.15252/embj.2021110486

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Axonal injury alters the extracellular glial environment of the axon initial segment and allows substantial mitochondrial influx into axon initial segment2021

    • Author(s)
      Tamada H, Kiryu-Seo S, Sawada S, Kiyama H
    • Journal Title

      J Comp Neurol

      Volume: 529 Issue: 16 Pages: 3621-3632

    • DOI

      10.1002/cne.25212

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TC10, a Rho family GTPase, is required for efficient axon regeneration in a neuron‐autonomous manner2020

    • Author(s)
      Koinuma Shingo、Negishi Ryota、Nomura Riko、Sato Kazuki、Kojima Takuya、Segi‐Nishida Eri、Goitsuka Ryo、Iwakura Yoichiro、Wada Naoyuki、Koriyama Yoshiki、Kiryu‐Seo Sumiko、Kiyama Hiroshi、Nakamura Takeshi
    • Journal Title

      Journal of Neurochemistry

      Volume: - Issue: 4 Pages: 1196-1206

    • DOI

      10.1111/jnc.15235

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      日本疲労学会
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  • [Presentation] 組織損傷に応答してスイッチオンされる神経依存性創傷治癒2023

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      桐生寿美子、木山博資
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      第66回日本神経化学会
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      桐生寿美子、永田健一、榎本篤、木山博資
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      第 13 回名古屋大学大学院医学系研究科・生理学研究所 合同シンポジウム
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  • [Presentation] 組織損傷における神経再生・変性メカニズム2023

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      桐生寿美子
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      桐生寿美子
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      生理学研究所研究会 多次元脳形態研究会
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      2023 Annual Research Report
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  • [Presentation] 神経損傷に応答したニューロンの若返りと神経再生能力の賦活化2023

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      桐生寿美子
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      学術変革 3 領域(グリアデコード・臨界期生物学・適応回路センサス)合同シンポジウム 「細胞多様性-回路多様性-機能多様性」
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  • [Presentation] マウス脳内でのダメージに対する緊急応答メカニズム2023

    • Author(s)
      桐生寿美子
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      生理学研究所部門公開セミナー
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  • [Presentation] ALS感覚ニューロンがプロテアソーム機能不全に対して耐性を示す仕組み2023

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      桐生寿美子、Nguyen Thu Tra、高橋良輔、勝野雅央、木山博資
    • Organizer
      第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 繰り返し寒冷ストレス誘発性線維筋痛症モデルにおける発症機序の解析とミクログリア除去による疼痛抑制2023

    • Author(s)
      若月 康次 、安井 正佐也、桐生 寿美子 、木山 博資
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      第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
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  • [Presentation] 軸索初節の分解と神経再生・変性2023

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      桐生寿美子、木山博資
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会・ 全国学術集会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] The plasticity of the axon initial segment during neurodegeneration and neuroinflammation2022

    • Author(s)
      Sumiko Kiryu-Seo, Hiroshi Kiyama
    • Organizer
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Morphological analyses for mitochondrial localization in the axon initial segments (AIS) of nerve injured-motor neuron and microglial activation around AIS2022

    • Author(s)
      Hiromi Tamada, Sumiko Kiryu-Seo, Sohgo Sawada, Hiroshi Kiyama
    • Organizer
      Neuro2022
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] TC10は小胞上からの特異的なシグナル伝達経路による微小管の安定化を介して軸索伸長を促進する2022

    • Author(s)
      鯉沼真吾、宮地美沙、保科光、前澤創、和田直之、竹村裕、郡山恵樹、桐生寿美子、木山博資、五十嵐道弘、中村岳史
    • Organizer
      Neuro2022
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 障害を受けた運動ニューロンが軸索変性を免れる新たな仕組み2022

    • Author(s)
      桐生寿美子、木山博資
    • Organizer
      第12回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シンポジウム
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] The dynamics of the AIS during neuronal injury2021

    • Author(s)
      Sumiko Kiryu-Seo, Hiroshi Kiyama
    • Organizer
      第64回日本神経化学会大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Injured motor neurons lose polarity in a proteasome-dependent manner to increase the mitochondrial transport into regenerative axons2021

    • Author(s)
      Sumiko Kiryu-Seo, Reika Matsushita, Yoshitaka Tashiro, Ryosuke Takahash, Takeshi Yoshimura, Yohei Iguchi, Masahisa Katsuno, Hiroshi Kiyama
    • Organizer
      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会/ 第98回日本生理学会大会合同大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of pain mechanism in an animal model for the fibromyalgia induced by repeated cold stress2021

    • Author(s)
      Koji Wakatsuki, Masaya Yasui, Sumiko Kiryu-Seo, Hiroshi Kiyama
    • Organizer
      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会/ 第98回日本生理学会大会合同大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 様々な神経損傷に応答するプロテアーゼDINEの損傷運動ニューロン軸索再生効果2021

    • Author(s)
      長谷川将暉, 桐生寿美子, 永田健一, 木山博資
    • Organizer
      日本解剖学会第81回中部支部学術集会
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      2021 Research-status Report

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Published: 2021-07-13   Modified: 2025-01-30  

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