2017 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
16K07025
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
|---|
Principal Investigator |
杉原 泉 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (60187656)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | げっ歯類 / 霊長類 / 小脳 / 非運動機能 / 第I脚 / 軸索投射 / プルキンエ細胞 / Pcdh10 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
小脳は運動機能のみならず、各種非運動機能にも関与することが、ヒトの臨床症状や画像解析から示されている。しかし、小脳の非運動機能の基盤となる入出力の神経回路機構は十分には明らかにされていない。本研究では、ヒト小脳での非運動機能部位を霊長類とげっ歯類の小脳において正確に同定した上で、マウスを用いた系統的解析（特異的神経標識による神経回路解析、マウス行動解析、形成発達機構解析）により、小脳の非運動機能の神経基盤を解明することを目指している。初年度（平成28 年度）から推進していた、ヒト、非ヒト霊長類、齧歯類の間での小脳小葉構造の相同性を確認する本研究の前半の主要部分に関して、ヒト・非ヒト霊長類小脳において非運動機能関連とされる第I脚・第II脚は、齧歯類小脳では、第I脚と呼ばれる小葉がこれに相当するという初年度の成果に関して、他の研究者の発表とも比較して一般性を検討し、総説として発表した。次いで、マウスにおいて、非運動領域と考えられる虫部第VI-VII小葉と第I脚を中心にして、区画構造の形成過程を解析した。マーカー分子としてプロトカドヘリン10 (Pcdh10)を発現するプルキンエ細胞の区画がこの領域の多くを占めており、その区画が外側方向に突出・移動することで、この領域の特異な区画構造が形成されることを明らかにした（論文発表）。さらに、ビオチン化デキストランアミン(BDA)による標識単一軸索再構築解析により、非運動機能の神経基盤として橋核からの非運動関連領域と考えられる第I脚への苔状線維の投射パタンの解析しつつ、それと対比されるべき脊髄からの体性感覚に関係する苔状線維の、単一軸索投射パタンを再構築した。その結果、脊髄からの投射には3種類が判別されたが、いずれも非運動関連領域と想定される区域には全く枝を送らず、入力線維の点からも小脳非運動関連領域の特異性が明らかとなった（論文発表）。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究の初年度における主要なテーマである、ヒト小脳での非運動機能部位を霊長類とげっ歯類の小脳において正確に同定する解析がほぼ完了し、前年度の論文発表に続き、本年度はそのことを総説にまとめて発表した。これにより、齧歯類を用いて小脳の非運動機能の神経基盤に関する系統的解析が効率よく行われるようになると考える。さらに、本年度においては、非運動領域と考えられる虫部第VI-VII小葉と第I脚を中心にして、胎児期の小脳における区画構造の形成過程の解析結果をまとめ、論文に発表した。この研究では、区画構造の突出・移動というこれまで未知だった小脳の区画の形成過程の現象を明らかにすることができた。さらに、脊髄からの小脳入力軸索の単一軸索投射パタンを解析して、論文にまとめて発表した。3タイプを新たに区別したが、そのいずれも小脳の非運動領域には投射しないことを明らかにした。以上の本年度の主要な成果は、本研究の研究代表者が責任著者として、研究代表者と研究代表者の指導する大学院学生とで主要部分を担当した研究である。研究代表者のこれまでの研究成果と独自の実験・解析手法に基づいた独創性の高い研究であり、本年度は全体として当初の計画を上回って進展したと考えている。研究が進展した理由としては、研究代表者の唯一の外部資金であった本研究費（基盤研究C）を効率的に使用することができたこと、留学生を含めた大学院生7名が本研究に参加してくれたこと、彼らの指導が順調にできたこと、また、所属大学と所属研究室の基本的研究環境が整っていたことなどが挙げられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
関して、マウスにおける単一軸索再構築法を含む解析を行い、小脳全体の中でのこの領域入出力投射の特殊性を検討する。特に、小脳非運動機能領域の入力として最重要の橋核からの入力に関して解析を行う。マウスを用いた小脳の形成発達過程の解析に関しては、胎児期の解析は終了したので、生後の発達過程と、その発達過程の結果としての成獣での完成した区画構築を解析し、小脳非運動機能領域が特殊な発達過程によって形成されるのかどうか、哺乳類小脳に独特の特殊な部位であるのかどうかを検討する。マウスの非運動機能関連部位であると考えられる第I脚と虫部第VI、VIIに特有の縞構造を作って発現するプロトカドヘリン10 (Pcdh10)の発現がlacZ発現により可視化されたOL-KOマウス（Pcdh10-lacZマウス）での解析が特に有用と考えられるので、それを推進する。
さらに、まだ本格的に始められていない実験として、以下の２種類の実験に取り組む準備も始めていく。(1)小脳核の一部の細胞集団にCreが発現するマウスを導入し、Cre依存性AAVベクターによる標識法をもちいて、推定された小脳非運動機能領域に由来する小脳出力投射に関して、より精緻な解析を行い、その出力が視床のどの部分を経て、大脳のどこに投射するかを明らかにする。(2)マウスにおいて推定された小脳非運動機能領域を部分的に破壊し、生じる行動異常を行動解析実験で明らかにし、マウスにおいて小脳性高次機能障害モデルが作れないかどうかを検討する。
|
| Causes of Carryover |
昨年度からの次年度使用額があったこと、消耗品費用などにおいて十分に計画的に支出して経費をできる限り節減したこと、そして、国内旅費（国内学会出席）外国旅費、および、動物飼育費の一部に関して、事務補佐員の退職により大学の経費による人件費支出が少なくなりその分の大学の経費からの支出ができたため、本科研費からの支出を節減できたことが、次年度使用額が生じたことの理由である。これらは、次年度における研究経費の増加に対処するようにして無駄なく使用する予定である。研究経費の増加とは、まず、東京医科歯科大学の動物実験センターのマウス飼養保管費用の単価の値上がりと、研究の進展に伴う研究代表者のマウス飼育数の増加によるマウス飼育保管費用の増大である。次に、次年度は、特任研究員の雇用に充てるため大学の経費は少なくなり、大学の経費からの研究経費の支出は困難になると予想している。
|
