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Elucidation of the mechanisms for developmental brain-specific energy metabolism to normalize neurodevelopmental disorders

Research Project

Project/Area Number 23K07340
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

谷田 任司  大阪公立大学, 大学院獣医学研究科, 講師 (30589453)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords乳酸 / ピルビン酸 / 海馬初代培養ニューロン / 解糖系 / エネルギー代謝 / ニューロン / 転写因子 / 転写共役因子 / ミトコンドリア
Outline of Research at the Start

発達期の脳は膨大なるエネルギーを要し,成長後の脳とは異なる特性を持った代謝が行われると考えられる。また,胎児・新生児期を含めた成長過程におけるエネルギー代謝経路の破綻は,脳発達に対し重篤な影響を及ぼす。本研究では,神経回路形成期の脳/ニューロンに特有のエネルギー代謝制御機構を明らかにすると共に,エネルギー代謝不全による脳発達不良を緩和するための基礎的検討を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は,海馬初代培養系の安定化のためガラスボトムディッシュやチャンバースライドへの細胞播種密度とコーティング剤,培地の再検討を行いながら,ニューロン生育における有機酸(乳酸,ピルビン酸)や解糖系の役割を調べた。
胎齢18日のラット海馬からの初代培養系において,培養開始2日目(days in vitro, DIV 2)までは通常条件下にて培地を行い,DIV3からグルコース(-)/インスリン(-)条件下での培養を開始,同培地に乳酸やピルビン酸,さらにモノカルボン酸トランスポーター(MCT)阻害剤(α-cyano-4-hydroxycinnamate)等を添加して培養を継続した。ニューロンの形態は抗MAP2蛍光染色やFluorescein-Phalloidinによる染色を施し観察した。その結果,まだプリリミナリーな状態ではあるが,乳酸やピルビン酸を添加することでグルコース(-)でも形態学的にはグルコース(+)と同程度の突起成長が認められた。一方,MCT阻害剤を添加すると乳酸添加群で認められた突起伸長が顕著に抑制されたことから,細胞内に取り込まれた乳酸が呼吸基質となって突起伸長を促すことが示唆された。
今後より微細な構造を観察する目的で,アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを用いた遺伝子導入に着手した。蛍光タンパク質(EGFP, mCherry)のN末端に移行シグナル(Palmitoylation,Lifeact)を付加した配列をAAVベクターのmultiple cloning siteに挿入した。移行シグナルの付加により,フィロポディアやスパイン等,微細構造の蛍光像が改善された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

グルコース枯渇条件など,様々なエネルギー条件下におけるラット海馬由来初代培養細胞の培養条件および観察条件を確立した。

Strategy for Future Research Activity

ニューロンの生育と細胞内外のエネルギー状態の関連性を探るため,これまで行ってきた蛍光染色のみではなくアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター等を用いた蛍光タンパク質や代謝産物センサーの遺伝子導入を行い,微細構造の形態と共にエネルギー代謝産物の分布/局在やその培養条件による変化を解析する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Detection of biomagnetic signals from induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes using deep learning with simulation data2024

    • Author(s)
      Yamaguchi Takeshi、Adachi Yoshiaki、Tanida Takashi、Taguchi Katsutoshi、Oka Yoshinobu、Yoshida Takashi、Kim Wook-Cheol、Takahashi Kenji、Tanaka Masaki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 7296-7296

    • DOI

      10.1038/s41598-024-58010-0

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Oxygen-glucose deprivation-induced glial cell reactivity in the rat primary neuron-glia co-culture2023

    • Author(s)
      Inoue M, Tanida T, Kondo T, Takenaka S, Nakajima T.
    • Journal Title

      Journal of Veterinary Medical Science

      Volume: 85 Issue: 8 Pages: 799-808

    • DOI

      10.1292/jvms.23-0175

    • ISSN
      0916-7250, 1347-7439
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mixed-Culture Propagation of Uterine-Tissue-Resident Macrophages and Their Expression Properties of Steroidogenic Molecules2023

    • Author(s)
      Ogawa K, Tanida T
    • Journal Title

      Biomedicines

      Volume: 11 Issue: 3 Pages: 985-985

    • DOI

      10.3390/biomedicines11030985

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] FoxP2 protein decreases at a specific region in the chick midbrain after hatching2023

    • Author(s)
      Bessho Chikafusa、Yamada Shunji、Tanida Takashi、Tanaka Masaki
    • Journal Title

      Neuroscience Letters

      Volume: 800 Pages: 137119-137128

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2023.137119

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] オーファン核内受容体ERRの細胞内・核内動態制御を介した内分泌・代謝シグナル調節機構(セク ション: -最先端医療の今-)2023

    • Author(s)
      谷田 任司
    • Journal Title

      Medical Science Digest

      Volume: 49

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] エストロゲン関連受容体ERRαの核外移行を制御する新規機能モチーフとアルカリストレス応答について2024

    • Author(s)
      谷田 任司, 隅田 悠介, 中島 崇行, 松田 賢一
    • Organizer
      第129回日本解剖学会総会・全国学術集会, 開催地: 那覇(琉球大学 大学院医学研究科 分子解剖学講座)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Subcellular dynamics of estrogen-related receptors involved in transcriptional regulation through interactions with scaffold attachment factor B12023

    • Author(s)
      Takashi Tanida, Ken Ichi Matsuda, Taisuke Uemura, Takeshi Yamaguchi, Takashi Hashimoto, Mitsuhiro Kawata, Masaki Tanaka
    • Organizer
      10th Asia Pasific International Congress of Anatomists (APICA), The University of Otago, Dunedin, New Zealand
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 内分泌・代謝シグナル調節因子の細胞内・核内動態制御を介した機能発現メカニズム(シンポジウム6[基礎系] 神経内分泌による代謝・恒常性制御)2023

    • Author(s)
      谷田 任司
    • Organizer
      第49回日本神経内分泌学会学術集会, 開催地: 岡山大学医学部鹿田キャンパス/鹿田会館・講堂(招待講演)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] リサーチマップ ウェブサイト

    • URL

      https://researchmap.jp/t.tanida

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] ORCiDウェブサイト(ID: 0000-0002-0864-2433)

    • URL

      https://orcid.org/0000-0002-0864-2433

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] Google Scholar ウェブサイト

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=T65gAJ0AAAAJ&hl=ja

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] ResearchGate ウェブサイト

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Takashi-Tanida

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] 大阪公立大学 大学院獣医学研究科 獣医解剖学教室 ウェブサイト

    • URL

      https://www.omu.ac.jp/vet/anat/

    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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