Local response of oligodendrocyte progenitor cell regulate axonal activity
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamic regulation of brain function by Scrap & Build system |
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| Project/Area Number |
19H04753
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Nagoya University (2020)
Kobe University (2019) |
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Principal Investigator |
和氣 弘明 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (90455220)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | オリゴデンドロサイト / 髄鞘化 / 神経回路活動 / 軸索 / 生体イメージング / 髄鞘 / 神経回路 |
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| Outline of Research at the Start |
オリゴデンドロサイト(OC)およびその前駆細胞(OPC)は髄鞘化を担う細胞である。OCおよびOPCの活動が２光子顕微鏡を用いて生体で明らかになってくると、実際に考えられていたよりもOCおよびOPCは複雑な活動動態を示すことが分かった。そこで本研究では、OCおよびOPCの突起局所の活動の生理的特性を明らかにすることで、「OCおよびOPCはどの様な活動を示すのか」その機能的意義を検証することで「なぜその脳機能にOCおよびOPCの活動が必要なのか」という疑問を紐解く。さらにこの局所活動が入れ替わることで高次脳機能に必要な軸索活動の（スクラップアンドビルド）を誘導すると仮定し、研究を進める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではオリゴデンドロサイト(OC)およびその前駆細胞（OPC）による髄鞘化の制御機構を解明する研究である。これまで研究代表者らは神経活動依存的にOCが髄鞘化するメカニズムおよびその破綻による運動学習障害の神経回路基盤を明らかにしてきた。それを踏まえて、その機能的メカニズムを探るためにOC,OPCのカルシウム活動の生体イメージングと脳スライス標本を用いた電気生理学的手法を用いて検証した。化学遺伝学的手法を用いて、神経細胞活動を誘導した際にOC,OPCの突起のカルシウム活動頻度は増加し、これはATPに対する受容体であるP2X,Y受容体の阻害剤によって阻害されるがグルタミン酸受容体(AMPAR)の阻害剤であるCNQXでは阻害されなかった。一方で、オリゴデンドロサイトからパッチクランプし電気的記録をとると興奮性の電流はP2X,Y受容体およびCNQXで阻害されることから、グルタミン酸の伝達によって電気的な記録が誘導されることおよびこれによってP2X,Y受容体が活性化し、髄鞘化を促進することなどが示された。またアルツハイマー型認知機能障害モデルマウスにおいては神経細胞活動を、化学遺伝学的手法を用いて増加させてもOC,OPCの突起のカルシウム活動頻度は増加しないことから細胞障害や細胞死によって誘導されるATPがこれらの活動増加および髄鞘化の障害に関わっている可能性があることが示された。さらに髄鞘は脂質で構成されることからこの脂質成分の運動学習に伴う変化を質量分析顕微鏡で可視化したところ、スフィンゴミエリンが運動学習初期で増加し、後期相においてはグリコシドセラミドが増加してくることがわかった。さらに神経活動の解析によってスフィンゴミエリンはレバー引きに伴う神経活動の同期的記録に寄与することが明らかになった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(20 results)
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[Journal Article] Pain induces stable, active microcircuits in the somatosensory cortex that provide a new therapeutic target.2021
Author(s)
1.Okada T, Kato D, Nomura Y, Obata N, Quan X, Morinaga A, Yano H, Guo Z, Aoyama Y, Tachibana Y, Moorhouse AJ, Matoba O, Takiguchi T, Mizobuchi S and Wake H*.
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Journal Title
Science Advances.
Volume: -
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Maternal Immune activation induces sustained changes in fetal microglia motility2020
Author(s)
Ozaki K, Kato D, Ikegami A, Hashimoto A, Sugio S, Guo Z, Shibushita M, Tatematsu T, Haruwaka K, Moorhouse AJ, Yamada H, Wake H
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 10
Issue: 1
Pages: 21378-21378
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Negative feedback control of neuronal activity by microglia.2020
Author(s)
Badimon A, Strasburger HJ, Ayata P, Chen X, Nair A, Ikegami A, Hwang P, Chan AT, Graves SM, Uweru JO, Ledderose C, Kutlu MG, Wheeler MA, Kahan A, Ishikawa M, Wang YC, Loh YE, Jiang JX, Surmeier DJ, Robson SC, Junger WG, Sebra R, Calipari ES, Kenny PJ, Eyo UB, Colonna M, Quintana FJ, Wake H, Gradinaru V, Schaefer A.
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Journal Title
Nature
Volume: 586
Issue: 7829
Pages: 417-423
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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