| Project/Area Number |
23H00434
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 56:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
柿田 明美 新潟大学, 脳研究所, 教授 (80281012)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
他田 真理 新潟大学, 脳研究所, 教授 (30646394)
北浦 弘樹 公立小松大学, 保健医療学部, 教授 (80401769)
田井中 一貴 新潟大学, 脳研究所, 教授 (80506113)
池田 昭夫 京都大学, 医学研究科, 特定教授 (90212761)
濱崎 英臣 新潟大学, 脳研究所, 特任助教 (80843771)
齋藤 理恵 新潟大学, 脳研究所, 助教 (80829078)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥47,320,000 (Direct Cost: ¥36,400,000、Indirect Cost: ¥10,920,000)
Fiscal Year 2025: ¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2024: ¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2023: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
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| Keywords | てんかん / 機能脳外科 / 病態形成機序 / 神経回路 / 分子プロファイル / 興奮伝播特性 / 組織透明化 / ネットワーク / シングル核トランスクリプトーム / シングルセルトランスクリプトーム / 空間的トランスクリプトーム |
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| Outline of Research at the Start |
てんかんは脳の機能障害による罹患率の高い症候群である。“てんかん焦点ではどのような機序で異常な神経興奮が惹起され伝播するのか？”臨床てんかん学における本質的命題である。本研究は、外科的に切除されたひとてんかん焦点脳組織を対象に、最新鋭の技術を用いた3つの解析：すなわち“生鮮脳スライスを用いた生理学的解析”、“脳組織の３次元的病理解析”、“空間情報を付帯した単一細胞ごとの分子プロファイリング解析”を行い、この命題に対する明確な‘解’つまり病態形成機序を明らかにする。てんかん患者に対する有効な新規治療法の開発基盤となることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
てんかんは脳の機能障害による罹患率の高い症候群である。“てんかん焦点ではどのような機序で異常な神経興奮が惹起され伝播するのか？”臨床てんかん学における本質的命題である。本研究は、外科的に切除されたひとてんかん焦点脳組織を対象に、この命題に対する明確な‘解’つまり病態形成機序を明らかにすることを目的とする。本研究ストラテジーの柱は3つ。すなわち (i) “生鮮脳スライスを用いた生理学的解析”：神経興奮の時空間的伝播特性を捉えて機能異常を可視化し、 (ii) “脳組織の３次元的病理解析”：神経細胞やグリア細胞の立体的ネットワークの特徴を捉えて形態異常を明らかにし、更に、(iii) “空間情報を付帯した単一細胞ごとの分子プロファイリング解析”である。つまり、(i), (ii)の2つのイメージングによりてんかん焦点の機能と形態の特徴を捉え、更にこうした事象論を理解するために、これらと関連する分子発現を明らかにする。つまり最新鋭の3つの解析技術で機能－形態－分子の情報を統合し、ひとてんかん病巣における病態形成機序を理解する。てんかん患者に対する有効な新規治療法の開発基盤となることを目指す。
本年度は前年度に継続し、生鮮脳スライスを用いた生理学的実験を進め、てんかん病巣における異常興奮伝播に関する神経回路ネットワークの機能異常を捉えデータを蓄積した。また、内側側頭葉てんかん患者から摘出されたてんかん原性海馬組織を対象に、海馬硬化症を伴う症例と伴わない症例について、single nucelar RNA-seq解析を進め、生理学的実験結果から想定されるアストロサイトの機能異常を裏付ける分子プロファイリング分析を進めた。その結果、幾つかの興味深い分子の発現変動の可能性を突き止めた。現在、個々の分子発現を蛋白レベルで検証している。
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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
本研究課題は、臨床てんかん学における本質的命題である“てんかん焦点ではどのような機序で異常な神経興奮が惹起され伝播するのか？”を知り、てんかん患者に対する有効な新規治療法の開発基盤となる基礎データを得ることを目的としている。そのために掲げた解析ストラテジーのうち、“生鮮脳スライスを用いた生理学的解析”については、実験を繰り返し行うことができ、有効なデータが取得できてきている。また “単一核ごとの分子プロファイリング解析”については、予定通りの基礎データが取得できており、現在、インフォマティクス解析の最終解析段階にある。もう一つの解析手法である “脳組織の３次元的病理解析”については研究実施に向けた基礎的フィージビリティー実験が終了した。更にシナプス構造の鮮明か可視化を可能とする新規解析法を開発し、形態観察の充実を図る目処がついた。このような進捗状況から、総合的に見て（２）おおむね順調に進展している：と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に大きな変更はない。以下の３つのストラテジーを進める。
(i) “生鮮脳スライスを用いた生理学的解析”：神経興奮の時空間的伝播特性を捉えて機能異常を可視化できる独自開発イメージング技術であり、引き続き当該が行われる日に実験を継続する。
(ii) “脳組織の３次元的病理解析”：神経細胞やグリア細胞の立体的ネットワークの特徴を捉えて形態異常を明らかにできる。ひと脳組織に特化した技術開発基盤は確立することができた。シナプス構造の変化に着目した立体観察を進める。
(iii) “分子発現プロファイリング解析”：引き続きsnRNA-seq 解析を進める。既に膨大なデジタルデータが得られており、バイオインフォマティクス解析を進める。興味深い分子を抽出し、蛋白レベルでの発現解析検証実験を進める。
これら3つの解析技術で機能－形態－分子の情報を統合し、ひとてんかん病巣における病態形成機序を理解するため、チーム内でデータを共有しディスカッションを重ねる。特に、臨床てんかん学の見地から実験データの妥当性と臨床応用に進む可能性の検証を行う。
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