「虐待脳」から学ぶ新たな仮説に基づく大脳皮質発達機構について

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K15015
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 佐藤 真 大阪大学, 連合小児発達学研究科, 教授 (10222019)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 泰丈 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00343252) ; 岡 雄一郎 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (30614432) ; 猪口 徳一 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (60509305)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 実験形態学 / 解剖学 / 神経科学 / 脳・神経 / 細胞・組織 / 発達

Outline of Annual Research Achievements

ヒトにおいて、視覚から受けるストレスでは視覚野が、聴覚からのストレスでは聴覚野のvolume 減少が起こる事実（いわゆる「虐待脳」）は、脳全体で一様に変化すると想定されるストレスホルモンのみでは説明がつかない。また、この「虐待脳」で想定される脳機能変化についての知見はほとんどない。
そこで本研究は、「虐待脳」の病態を解明するため「PTSD などで見られる脳の器質的変化は、脳の発達に関わるマイクログリアがPTSD のストレスの受け皿となり(ストレスホルモンにより一定程度活性度が上昇し)、さらに関係する大脳皮質局所の刺激により、局所に（貪食能の高い）マイクログリアが集積し生じる」との仮説を検証する。同時に、同病態から想定される「局所のマイクログリアが局所の神経発達に大きく影響する」との仮説を検証することを当初の目的としてスタートした。
一方、マイクログリアには非活性化状態と貪食作用を活発に行う活性化状態が存在するとされるが、我々は独自に、実は活性化状態にも二つのフェーズが存在するのではないかとの知見を得ている。そして、そのフェーズ間の遷移が現象を正確に理解・解明するために必要であるとの考えに至った。また、このフェーズの遷移にアルギニンメチル化酵素の関与を示唆するデータを予備実験で得た。そのため、当初の予定を変更し、このフェーズが如何に区別され発現するかの解明がまず重要であると考え、本年度は特にこの点を中心に解明を進めた。すなわち、関連する分子機構の解明、活性化機序、また研究を進めるための基盤であるアルギニンメチル化酵素のノックアウト細胞系の確立を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

想定外ではあったが、研究実績の概要の項で述べたように、マイクログリアの活性化状態にかかる二つのフェーズの遷移に関わるアルギニンメチル化酵素の同定、クリスパーキャス系を用いて、それら酵素のノックアウト細胞の樹立を行った。これらは時間はかかるが、研究進展に必須の系の確立が行えたとうい観点より、有意義な進展があったと判断した。また、この知見はマイクログリアの活性化状態、ひいては生体内での役割の解明に新たな切り口をもたらしうる内容であり、広く波及効果が期待される成果を得たと考えている。

Strategy for Future Research Activity

ごく最近、マイクログリアが如何に神経回路特異的なシナプスの刈り込みに関連するかについての分子機構に関する新知見が報告された（Lui et al., Cell, 165: 1-15, 2016)。この報告は、本研究課題で目指す「局所のマイクログリアが局所の神経発達に大きく影響する」という分子機構と直接連関する。そこで、実験にこの項目を追加し、優先順位を変更し、我々の系でのこの分子機構の様子、またストレスや我々が独自に見出しているマイクログリアの活性化状態の変化との関係も含め研究を進める。

Causes of Carryover

項目１１「現在までの進捗状況」のところで記載した状況の変化があり、今年度はマウスそのものを用いる実験よりも、主に細胞系を用いての実験を優先的に実施した。そのため、使用額に変化が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

本研究が、挑戦的萌芽研究の枠組みでの研究であることから、状況の変化、得られた成果を踏まえ、項目１２「今後の研究の推進方策等」で記載した方向で研究を展開する。これには当初の想定に加えた新たな分子をも対象とする研究であり、次年度使用額とした経費も含め積極的に実験を遂行する。また、このため次年度使用額予定の予算は最終的には全て必要な経費として使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Filamin A interacting protein plays a role for proper positioning of callosal projection neurons in the cortex. (2016)
  • Author(s): 1.Yagi, H., Oka, Y., Komada, M., Xie, M.J., Noguchi, K., Sato, M.
  • Journal Title: Neurosci. Lett. Volume: 26；612 Pages: 18-24
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2015.11.049
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Gazefinder as a clinical supplementary tool for discriminating between autism spectrum disorder and typical development in male adolescents and adults. (2016)
  • Author(s): Fujioka, T., Inohara, K., Okamoto, Y., Masuya, Y., Ishitobi, M., Saito, D.N., Jung, M., Arai, S., Matsumura, Y., Fujisawa, T. X., Narita, K., Suzuki, K., Tsuchiya, K. J., Mori, N., Katayama, T., Sato, M., Munesue, T., Okazawa, H., Tomoda, A., Wada, Y., Kosaka, H.
  • Journal Title: Mol Autism Volume: 7 Pages: 19
  • DOI: 10.1186/s13229-016-0083-y
  • Peer Reviewed
• [Presentation] DBZはNdel1のリン酸化修飾制御を通して軸索伸長および皮質神経細胞の配置に関与する (2016)
  • Author(s): 猪口 徳一、岡本 昌之、 服部 剛志、松崎 伸介、駒田 致和、謝 敏カク、八木 秀司、広常 真治、遠山 正彌、佐藤 真
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会 全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま、福島県郡山市
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-30
• [Presentation] 微小管と軸索輸送の制御を介した軸索形態の維持システム (2016)
  • Author(s): 小西 慶幸、池野 龍輝、瀬野 岳史、面谷 耕佑、栗下 雅行、栄 成美、佐藤 真、高田 宗樹
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会 全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま、福島県郡山市
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-30
• [Presentation] 逆行性物質輸送が神経ネットワーク形成に与える影響について (2016)
  • Author(s): 熊本 香名子, 猪口 徳一, 上村 卓也, 佐藤 真, 広常 真治
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会 全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま、福島県郡山市
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-30
• [Presentation] RNA結合タンパク質hnRNP K のアルギニンメチル化修飾を介したｍRNA輸送制御機構の解明 (2016)
  • Author(s): 森 泰丈、猪口 徳一、遠山 正彌、佐藤 真
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会 全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま、福島県郡山市
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-30
• [Presentation] 膜脂質結合タンパク質Phldb2を介したAMPA受容体局在制御機構 (2016)
  • Author(s): 謝 敏かく、八木 秀司、猪口 徳一、岡 雄一郎、黒田 一樹、深澤 有吾、松崎 秀夫、岩田 圭子、石川 保幸、佐藤 真
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会 全国学術集会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま、福島県郡山市
  • Year and Date: 2016-03-28 – 2016-03-30
• [Presentation] Makoto Sato, Development of Axon Collaterals as the Inter-Areal Connection in the Cerebral Cortex (2016)
  • Author(s): Makoto Sato
  • Organizer: 7th Asia Pacific International Congress of Anatomists
  • Place of Presentation: Singapore, Singapore
  • Year and Date: 2016-03-17 – 2016-03-20
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] RNAタンパク質hnRNPKのアルギニンメチル化修飾が樹状突起へのmRNA輸送を制御する (2015)
  • Author(s): 森 泰丈、猪口 徳一、遠山 正彌、佐藤 真
  • Organizer: 第91回日本解剖学会 近畿支部学術集会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学、京都府京都市
  • Year and Date: 2015-11-28
• [Presentation] DISC1-binding zinc finger protein (DBZ) regulates cortical cell positioning and neurite elongation through control of Ndel1 dual-phosphorylation (2015)
  • Author(s): T. Iguchi, M. Okamoto, T. Hattori, S. Matsuzaki, Y. Koyama, M. Taniguchi, M. Komada, M. Xie, H. Yagi, S. Shimizu, M. Omi, T. Katayama, A. Ito, S. Hirotsune, M. Tohyama, M. Sato.
  • Organizer: Neuroscience 2015, SfN's 45th annual meeting
  • Place of Presentation: Chicago, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] FILIP-related molecule binds to NMDA receptor and controls spine maturation and synaptic function of the hippocampal nuron (2015)
  • Author(s): K. Kuroda, H. Yagi, M. Xie, Y. Fukazawa, Y. Oka, T. Iguchi, M. Sato.
  • Organizer: Neuroscience 2015, SfN's 45th annual meeting
  • Place of Presentation: Chicago, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Arginine methylated form of hnRNP K variant mediates a dendritic localization of αCaMKII mRNA (2015)
  • Author(s): Y. Oka, Y. Mori, T. Iguchi, M. Tohyama, M. Sato.
  • Organizer: Neuroscience 2015, SfN's 45th annual meeting
  • Place of Presentation: Chicago, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Oxytocin and more: what we have learned from the brain development and its disorders (2015)
  • Author(s): 佐藤 真
  • Organizer: 第58回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ、埼玉県大宮市
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
  • Invited
• [Presentation] Development of axon collaterals as the inter-areal connections in the cerebral cortex. (2015)
  • Author(s): 岡 雄一郎、猪口 徳一、佐藤 真
  • Organizer: 第58回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ、埼玉県大宮市
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] Functional analysis of protein arginine N-methyltransferase 8 (PRMT8) in activated microglia that are induced by spinal cord injury (2015)
  • Author(s): 森 泰丈、小山 佳久、猪口 徳一、宮田 信吾、遠山 正彌、佐藤 真
  • Organizer: 第58回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ、埼玉県大宮市
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 疾患に学ぶ脳内の情報統合基盤とその形成 (2015)
  • Author(s): 佐藤 真
  • Organizer: 第59回「脳の医学・生物学研究会」
  • Place of Presentation: 名古屋大学 鶴友会館、愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2015-08-01
  • Invited
• [Presentation] 受容体チロシンキナーゼとその反発性結合分子は脳内で相補的に発現することで軸索側枝の投射様式を制御し皮質‐橋‐小脳路の形成に関わる (2015)
  • Author(s): 猪口 徳一、尾身 実、岡 雄一郎、佐藤 真
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場、兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Phldb2はスナプスの可塑性を制御する (2015)
  • Author(s): 謝敏かく、八木秀司、猪口徳一、岡雄一郎、黒田一樹、深澤有吾、松崎秀夫、岩田圭子、柚崎通介、松田信爾、石川保幸、佐藤 真
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場、兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] 海馬神経細胞におけるNMDAレセプタに結合するFILIP関連分子の機能解析 (2015)
  • Author(s): 黒田 一樹、八木 秀司、謝 敏かく、尾身 実、深澤 有吾、岡 雄一郎、猪口 徳一、佐藤 真
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場、兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] 皮質ニューロン軸索側枝による領野間結合の発達 (2015)
  • Author(s): 岡 雄一郎、猪口 徳一、佐藤 真
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場、兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] hnRNP Kのサブタイプ特異的なアルギニンメチル化がmRNAの樹状突起への輸送を制御する (2015)
  • Author(s): 森 泰丈、遠山 正彌、佐藤 真
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場、兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] 脳発達とその破綻に学ぶ脳の機能基盤への新たなアプローチ (2015)
  • Author(s): 佐藤 真
  • Organizer: 第31回北海道大学脳科学研究教育センターシンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学、北海道札幌市
  • Year and Date: 2015-07-21
  • Invited
• [Presentation] 発達障害の病態解明に向けた新たなアプローチについて (2015)
  • Author(s): 佐藤 真
  • Organizer: 第57回日本小児神経学会学術集会
  • Place of Presentation: 帝国ホテル大阪、大阪府大阪市
  • Year and Date: 2015-05-28
  • Invited
• [Remarks] 大阪大学大学院 医学系研究科 解剖学講座（神経機能形態学）ホームページ
  • URL: http://www.anat2.med.osaka-u.ac.jp/index.html