胎児脳・未熟脳における星状グリアの産生メカニズムの解明と治療応用にむけた機能解析

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H04232
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 高橋 孝雄 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (80171495)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三橋 隆行 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (80338110) ; 芝田 晋介 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (70407089) ; 武内 俊樹 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (60383741)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 神経発生 / 大脳皮質 / 細胞周期 / アストロサイト / 小児神経

Outline of Annual Research Achievements

高次脳機能の中枢である大脳皮質の発生は、遺伝情報により規定されたシナリオに従って進行しつつ、胎内・生後環境により直接的・間接的に影響を受ける。これまでに我々は、大脳皮質内の投射神経細胞が神経前駆細胞から形成される過程をマウスで解析し、大脳皮質発生の数学モデルを確立した。一方、大脳皮質表層の多くを占める星状グリアについてはこれまで定量解析されておらず、その大脳皮質機能へ果たす役割は不明であった。近年の細胞レベルの研究では、星状グリアが神経伝達物質のトランスポーターや受容体を有したり、シナプスの剪定や修飾、細胞栄養因子の合成など、多様な機能を持つ点が指摘されており、大脳皮質機能異常の原因を追究するためには星状グリアの解剖学的・機能的解析が不可欠と考えられた。
そこで本研究では、まず大脳皮質の正常発生後半に産生される星状グリアが発生時期に応じてどこで産生され、どのように大脳皮質内に分布しているのかについて、幼若・成体マウス大脳皮質において星状グリアを特異的マーカーで免疫組織染色することで大脳皮質内分布を検討した。また、大脳壁内脳室側にある二次性増殖細胞群が星状グリアを産生しうるかについて解析を進めた。
さらに、我々の先行研究結果からヒストン脱アセチル化酵素阻害作用を持つバルプロ酸を胎内曝露した場合、１）神経前駆細胞の異常な分化能低下により投射神経細胞の産生数が増加し大脳皮質が肥厚化すること、２）これらの異常に神経前駆細胞数が増加した形跡としてPax6陽性神経前駆細胞数の増加を認めたことが判明している。Pax6陽性細胞はグリア細胞の産生母体として知られている一方、核形態のみで識別したグリア細胞の数には変動を認めなかった。そこで本研究では、前述の星状グリアに対する免疫組織染色をバルプロ酸に曝露された仔マウス脳においても実施した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

申請時の計画においては、初年度に正常な大脳皮質内での星状グリア細胞の産生メカニズムを解析し、それらを基に次年度以降に遺伝子変異や環境要因の異常が星状グリア産生に与える影響を解析する方向で検討していた。現状、当初の計画通り、生後4日目・21日目のマウス大脳皮質における星状グリアの大脳皮質内分布や、胎児大脳壁内での星状グリア産生部位の解析が進んではいるが、最終的な結果が得られておらずやや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

臨床医を兼ねる研究代表者・分担者、連携協力者が研究活動に集中できる時間の確保が重要な課題となっている。昨年度研究遂行をサポートする実験補助者を雇用し、研究の効率的な遂行が一部可能となったことから、引き続き現在得られているサンプル解析を分担してもらうことで、実験の効率的遂行や盲検化による科学的信頼性の確保に努めたいと考えている。