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Molecular mechanisms underlying functional recovery of cerebral neural circuits impaired by ischemic stroke

Publicly Offered Research

Project AreaMechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation
Project/Area Number 17H05577
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University (2018)
Nara Medical University (2017)

Principal Investigator

坪井 昭夫  大阪大学, 生命機能研究科, 特任教授 (20163868)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords神経科学 / 脳・神経 / 脳神経疾患 / 再生医学 / 成体神経新生 / 脳梗塞モデルマウス / ニューロン細胞死 / 神経回路形成 / 脳・神経系
Outline of Annual Research Achievements

脳血管疾患は、本邦死因の4位となる発生頻度の高い疾患である。しかしながら、脳血管疾患の多くを占める脳梗塞により、脳が大きく損傷した場合、失われたニューロンの機能を補填するのに有効な治療法は未だに確立されていない。脳血管疾患は認知症と並び、本邦で要介護者を生む最大の要因となっている。従って、「脳梗塞により破綻した脳の機能をいかにして再構築し、修復するのか?」は、超高齢化社会において重要な問題である。脳梗塞が起こると、梗塞巣の中心ではニューロンの多くが死滅する。一方、梗塞巣の周辺はニューロンが生死の境にある領域と考えられており、臨床医学的には、梗塞巣の周辺での細胞死を抑えることが、予後を改善するのに極めて重要である。

申請者らは、脳梗塞後の神経細胞でのシナプスの再構築の過程を理解するために、梗塞巣の周囲で発現が変動する遺伝子の同定が必須であると考えた。そこで脳梗塞モデルマウスを用いて、手術2時間後に発現が変化する遺伝子を網羅的に探索した。変化する遺伝子リストのトップにある転写因子Npas4は、虚血部位を囲むように速やかに誘導され、ニューロンの生存を促進することを見出した。興味深いことに、Npas4は健常脳では、神経活動により発現が誘導され、シナプス形成を促進することを、申請者ら(Cell Reports, 8, 843, 2014)やMichael Greenberg博士ら(Cell, 157,1261, 2014)が明らかにしていた。そこで本研究では、健常脳から梗塞脳への適応回路シフトにおける転写因子Npas4の動作機構を明らかにすると同時に、その下流遺伝子を新たに同定した。

従って本研究は、高次脳機能障害の病態や脳損傷後に起こる機能代償のメカニズムについて、神経回路レベルでの理解に結び付き、疾患の病態を改善・回復させるための科学的エビデンスに基づいた合理的な治療法の開発につながると期待できる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 内在性の神経回路再編機構の理解に基づく革新的な脳梗塞治療法の開発2019

    • Author(s)
      坪井 昭夫、高橋 弘雄
    • Journal Title

      Medical Science Digest

      Volume: 45 Pages: 152-154

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] The functional role of olfactory bulb granule cell subtypes derived from embryonic and postnatal neurogenesis.2018

    • Author(s)
      Takahashi H, Yoshihara S and Tsuboi A.
    • Journal Title

      Frontiers in Molecular Neuroscience

      Volume: 11

    • DOI

      10.3389/fnmol.2018.00229

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neural activity-dependent transcription factor Npas4 plays a crucial role in neuronal survival after ischemic stroke2019

    • Author(s)
      坪井 昭夫
    • Organizer
      第15回成体脳ニューロン新生懇談会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Transcription factor Npas4 regulates neural function in the normal and disease brain2018

    • Author(s)
      Takahashi H, Asahina R, Fujioka M, Tsuboi A
    • Organizer
      第61回日本神経化学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Neural activity-dependent transcription factor Npas4 plays a crucial role in neuronal survival after ischemic stroke2018

    • Author(s)
      Takahashi H, Asahina R, Fujioka M, Tsuboi A
    • Organizer
      第41回日本神経科学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Neural activity-dependent transcription factor Npas4 plays a crucial role in neuronal survival after ischemic stroke2018

    • Author(s)
      Tsuboi A, Asahina R, Fujioka M, Takahashi H.
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Molecular and Cellular Neurobiology
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neural activity-dependent transcription factor Npas4 plays a crucial role in neuronal survival after ischemic stroke2018

    • Author(s)
      Tsuboi A, Asahina R, Fujioka M, Takahashi H
    • Organizer
      22nd Biennial Meeting of the International Society for Developmental Neuroscience (ISDN 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Neural activity-dependent transcription factor Npas4 plays a crucial role in neuronal survival after ischemic stroke2018

    • Author(s)
      Takahashi H, Asahina R, Fujioka M, Tsuboi A
    • Organizer
      The 22nd Biennial Meeting of the International Society of Developmental Neuroscience
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neural activity-dependent transcription factor Npas4 plays a crucial role in neuronal survival after ischemic stroke2018

    • Author(s)
      Takahashi H, Asahina R, Yoshihara S and Tsuboi A
    • Organizer
      Keystone Symposia: State of the Brain - Genetic Dissection of Brain Circuits and Behavior in Health and Disease
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neural activity-dependent transcription factor Npas4 plays a crucial role in neuronal protection and survival after ischemic stroke2017

    • Author(s)
      Tsuboi A, Asahina R, Yoshihara S, Fujioka M and Takahashi H
    • Organizer
      Cortical Development Conference: Neural Stem Cells to Neural Circuits
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neural activity-dependent transcription factor Npas4 is required for neuroprotection and survival after stroke2017

    • Author(s)
      Takahashi H, Asahina R, Yoshihara S and Tsuboi A
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Neural activity-dependent transcription factor Npas4 is required for neuroprotection and survival after stroke2017

    • Author(s)
      Takahashi H, Asahina R, Yoshihara S, Fujioka M and Tsuboi A
    • Organizer
      第40回日本神経科学会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Oncofetal trophoblast glycoprotein 5T4 is involved in the maintenance of mouse taste bud cells2017

    • Author(s)
      高橋弘雄、高橋佑佳、桐田忠昭、坪井昭夫
    • Organizer
      第51回日本味と匂学会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 奈良県立医科大学 脳神経システム医科学HP

    • URL

      http://www.naramed-u.ac.jp/~amrc-lab1/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 脳神経システム医科学HP

    • URL

      http://www.naramed-u.ac.jp/~amrc-lab1/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-01-27  

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