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マルチプロジェクション回路をつくる軸索側枝形成機構の解明

Research Project

Project/Area Number 22K06465
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 46020:Anatomy and histopathology of nervous system-related
Research Institution福井医療大学

Principal Investigator

猪口 徳一  福井医療大学, 保健医療学部, 教授 (60509305)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords神経回路形成 / 軸索側枝 / マルチプロジェクション / 皮質脊髄路 / 脳弓線維 / 乳頭体 / 受容体 / 細胞骨格 / シナプスオーガナイザー / 受容体クラスタリング / 光操作
Outline of Research at the Start

一つの神経細胞が複数の標的細胞と繋がることで作られるマルチプロジェクション回路は、脳の複数の領域間での協調的な神経活動を可能にする重要な仕組みである。この仕組みの形態的基盤となっているのが神経細胞同士を繋ぐ長く伸びた軸索の枝分かれ、すなわち軸索側枝である。しかし、軸索側枝が脳内の決められた場所で出芽・伸長し、適切な脳領域へと投射してマルチプロジェクション回路を作り上げる仕組みはわかっていない。本研究は、独自に見出した軸索側枝出芽・投射に関与する細胞膜受容体群について、脳内局所での活性制御機構と軸索内細胞骨格の動態変化を解析することで、マルチプロジェクション回路が出来上がる仕組みを明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、これまでの研究で我々が独自に見出し、皮質脊髄路において軸索側枝出芽・投射に関与することを報告してきた細胞膜受容体群について、マルチプロジェクション回路を形成する他の脳内神経回路において共通に機能しているかについて解析を進めた。
生後2日目のマウス脳切片を用いたin situ hybridizationにおいて、papez回路を構成する脳弓線維の起始細胞が存在する海馬台と、脳弓線維からの側枝が投射する視床前核や乳頭体で上記細胞膜受容体群の一部が領域(あるいはサブ領域)特異的に発現していることを見出した。これら受容体群に着目し、マウス胎仔脳内での遺伝子操作法(in utero electroporation法)を用いて、海馬台神経細胞で上記細胞膜受容体の一つをノックダウンしたところ、脳弓線維のdefasciculationと乳頭体への側枝投射領域の拡大傾向が見られた。これらの結果については、学会にて発表し、現在、脳弓線維とその側枝が形成される様々な発生ステージでサンプル数を増やして統計解析を進めている。
一方、培養神経細胞や培養脳スライスを用いた解析については、これまで報告してきた、マルチプロジェクション回路形成細胞の内部因子(受容体や細胞骨格、ミトコンドリアなど)に加えて、外部因子(細胞外マトリックス、分泌因子など)について明らかとするために、側枝投射先の神経核や神経細胞集団を分離培養する手法の開発を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

遺伝子組換え実験安全管理委員会の立ち上げや、動物実験設備などの研究室のセットアップが概ね完了したことで、本研究課題について本年度に計画していた実験を実施し、成果が得られた。

Strategy for Future Research Activity

脳弓線維におけるマルチプロジェクション回路の形成について、脳発生段階ごとのサンプルデータを増やして、統計解析を行い、皮質脊髄路における側枝形成機構との共通性に着目して研究を進める。また、同時に、側枝投射領域の神経細胞や神経組織の培養法を確立し、側枝形成に関与する外的因子について解析を進める。研究成果についてまとめ、学会発表と論文投稿を進めていく。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] カールスルーエ工科大学(KIT)(ドイツ)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] カールスルーエ工科大学(KIT)(ドイツ)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] A model for generating differences in microtubules between axonal branches depending on the distance from terminals.2023

    • Author(s)
      Imanaka Chiaki,Shimada Satoshi,Ito Shino,Kamada Marina,Iguchi Tokuichi,Konishi Yoshiyuki
    • Journal Title

      Brain research

      Volume: 1799 Pages: 148166-148166

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2022.148166

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phldb2 is essential for regulating hippocampal dendritic spine morphology through drebrin in an adult-type isoform-specific manner.2022

    • Author(s)
      Xie MJ, Yagi H, Iguchi T, Yamazaki H, Hanamura K, Matsuzaki H, Shirao T, Sato M.
    • Journal Title

      Neurosci. Res.

      Volume: 185 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.09.010

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cytoneme-like protrusion formation induced by LAR is promoted by receptor dimerization2022

    • Author(s)
      Nguyen Mai Quynh、Taniguchi Manabu、Yasumura Misato、Iguchi Tokuichi、Sato Makoto
    • Journal Title

      Biology Open

      Volume: 11 Issue: 7

    • DOI

      10.1242/bio.059024

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Analysis of axon collateral projections from the fornix to the mamillary body using the IUE method in mice.2024

    • Author(s)
      Tokuichi Iguchi
    • Organizer
      第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] LAR and HSPGs mediated axon collateral formation by regulating the sensitivity of cortical neurons to neurotrophic factors.2024

    • Author(s)
      Misato Yasumura, Tokuichi Iguchi, Makoto Sato
    • Organizer
      第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Receptor protein tyrosine phosphatase and heparan sulfate proteoglycans regulated axon collateral formation from the corticospinal tract.2023

    • Author(s)
      Misato Yasumura, Tokuichi Iguchi, Manabu Taniguchi, Yuichiro Oka, Makoto Sato
    • Organizer
      IBRO Neuroscience Reports
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シナプス形成除去誘導による神経障害を模したin vitro軸索動態解析手法の開発2023

    • Author(s)
      猪口 徳一, 中嶋 花穂, 坂田 瑠偉, 小西 慶幸
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Lipid phosphate phosphatase-related protein 4 regulates axon outgrowth of corticospinal tract neurons.2023

    • Author(s)
      Misato Yasumura, Manabu Taniguchi, Tokuichi Iguchi, Makoto Sato
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Molecular mechanism of protein tyrosine phosphatase and heparan sulfate proteoglycan-mediated axon collateral formation.2022

    • Author(s)
      Misato Yasumura, Tokuichi Iguchi, Makoto Sato
    • Organizer
      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
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 福井大学生命システム科学研究室

    • URL

      https://sites.google.com/view/llss-uf

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
  • [Remarks] 大阪大学 大学院医学系研究科 解剖学講座(神経機能形態学)

    • URL

      http://www.anat2.med.osaka-u.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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