機能性食品成分による中枢神経再生調節についての研究
| Project/Area Number |
23K24801
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| Project/Area Number (Other) |
22H03544 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
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| Research Institution | Kyoto Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
関根 勇一 京都薬科大学, 薬学部, 講師 (20396295)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
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| Keywords | 神経再生 / 中枢神経再生 / 軸索損傷 |
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| Outline of Research at the Start |
事故などによって損傷した中枢神経が生体内で元通りに再生し機能的な回復を行うことは非常に難しい。脳や脊髄の損傷により四肢麻痺などが引き起こされると、生涯にわたって後遺症が残ってしまう。iPS細胞医療を含めた様々な臨床試験が行われているが、中枢神経の再生を標的とした承認薬はいまだに存在していない。中枢神経再生は、非常に多数の制御分子により制御されていることが分かっているが、その全容解明には至っていないし。本研究では機能性食品として注目されている分子による軸索再生における機能とメカニズムを探求している。これら基礎研究の積み重ねにより、これまで不可能であった神経再生治療方法の開発の足がかりとしたい。
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| Outline of Annual Research Achievements |
損傷した中枢神経が生体内で再生し機能的な回復を行うことは非常に難しく、軸索損傷後の伸長再生は、非常に多数の制御分子とそれら複数の組み合わせにより制御されている。申請者は、これまでに軸索の再生を指標にしたゲノムワイドスクリーニングを行い、多数の神経再生調節を担う候補遺伝子を同定している。その中でアミノ酸類のトランスポーターと考えられているXk分子に着目し、中枢神経再生におけるその機能の解析を試みた。Xk遺伝子ノックダウンにより再生の促進が、また、過剰発現により再生の抑制が、in vitro神経再生アッセイ系にて確認できた。これよりXkはin vitroにおいて中枢神経の再生を負に制御する分子であることが示唆された。また、Xkの発現がmRNAおよびタンパク質レベルでin vitroにおける神経損傷により誘導されることが観察された。このことから、Xkは中枢神経損傷により発現誘導されて、神経再生を調節することが示唆される。Xkはin vitroにおける神経再生過程において特徴的な局在を示すことも確認できており、その局在変化の神経再生における意義について解析を行なっている。
機能性食品としても知られているGABAについて、その受容体がスクリーニングで候補遺伝子として同定されている。本年度の研究ではGABA処理によるin vitroでの神経再生の促進を確認した。
上記研究は、マウス由来初代神経細胞を用いて行っている。そこで、ヒト由来の神経細胞における神経再生を調節する分子の機能解析を目的として、ヒトiPS細胞由来神経細胞によるin vitro神経再生アッセイ系の確立を試みた。様々な培養条件を検討した結果、プレートにコーティングする基質成分の最適化により、in vitroでの神経再生評価系の確立に成功した。これより、マウス神経細胞で行ってきた評価をヒト神経細胞でも確認することが可能となった。
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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
研究計画調書に記載した2022年度の研究予定のほとんどを、遂行することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度にin vitroで機能の確認ができた分子について、マウス生体内での機能の解析を行う。また、それぞれの分子がどのように中枢神経の再生を調節しているかメカニズムの解明を行う。さらに、ヒトiPS由来神経細胞においても神経再生に関与しているか解析を行う。前年度に引き続き、ゲノムワイドスクリーニングから得られた分子群の中から、中枢神経の再生に関与する分子の確認も引き続き行っていく。
①Xkの機能解析：生体内でのXkによる中枢神経再生に対する機能解明のため、AAV(アデノ随伴ウイルス)によりマウス生体内でノックダウンもしくは過剰発現し、視神経障害モデルによって機能を観察する。AAVベクターを用いたshRNAまたは過剰発現プラスミドの構築は前年度に終了している。また、Xkがどのように中枢神経の再生を制御しているか分子メカニズムの解明を行う。
②Cys1の機能解析：Xkと同様にCys1が神経再生を制御していることをin vitroで確認している。そこで、生体内でのCys1による中枢神経再生に対する機能解明のため、AAVによりマウス生体内でノックダウンもしくは過剰発現し、視神経障害モデルによって機能を観察する。AAVベクターを用いたshRNAまたは過剰発現プラスミドの構築は前年度に終了している。また、Cys1による中枢神経再生制御の分子メカニズムの解明を行う。
③GABAの処理により、in vitroにおける中枢神経の再生が促進されている。そこでin vivoでのGABAによる中枢神経再生への影響を視神経障害モデルによって確認する。
④前年度にiPS由来神経細胞を用いた、in vitro神経再生アッセイ系の確率に成功している。そこで、マウス由来神経細胞で作用の確認できている薬剤等（GABA、ニコチン等）を評価し、ヒトiPS由来神経細胞でも機能があるか確認する。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
