2018 Fiscal Year Research-status Report
新生ニューロンの移動制御による脳梗塞後の神経回路・機能再生の促進
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17K07114
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
金子 奈穂子 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 准教授 (20464571)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 再生医学 / ニューロン新生 / 脳梗塞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
成熟後の脳でも、脳室下帯では神経幹細胞が維持されて、ニューロンが持続的に産生されている。我々はこれまでの研究により、脳室下帯で産生された新生ニューロンが、Slit-Roboシグナルを介して脳梗塞で活性化したアストロサイトの形態を制御して、脳梗塞巣へ向かう移動経路を維持していることを明らかにした。レンチウィルスベクターを用いて新生ニューロンにSlit1の持続発現を誘導すると、新生ニューロンの脳梗塞巣への移動が促進された。このベクターを導入して、脳梗塞モデルマウスの脳内に移植すると、脳梗塞後の運動機能の改善が促進され、効果は長期的に維持された。そこで、本年度は、これらのマウスにおける運動機能改善の神経学的基盤を明らかにするため、組織学的解析を行った。
Slit1発現を増強した新生ニューロンの線条体ニューロンへの分化、シナプス形成、軸索の分布を、免疫染色法によって解析した。線条体の投射性ニューロン・介在ニューロンのマーカーを発現する細胞の割合を対照群と比較したところ、有意な差は見られなかった。また、梗塞巣内に移植した細胞は、Slit1発現群・対照群ともにほとんどの細胞がアストロサイトに分化し、成熟ニューロンへの分化は見られなかった。次に、線条体投射ニューロンの投射先のひとつである淡蒼球において移植細胞由来ニューロンの軸索の分布を解析した。対照群では軸索が淡蒼球内側のみに集中していたがSlit発現群では淡蒼球内広範囲に分布していた。また、運動機能の改善度は、梗塞巣に近い領域で成熟ニューロンに分化した細胞の割合と見られた。これらの結果から、新生ニューロンの移動を促進し、定着位置を制御することによって、効率的に神経回路の再生が誘導されることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１）新生ニューロンの分布制御が神経回路の再生に与える影響の解析
前年度に運動機能の回復過程を解析した脳梗塞モデルマウス脳を用いて、Slit1依存的な移動促進が、新生ニューロンの傷害部での最終的な分布位置・分化・神経回路の再生にどのような影響を与えるか解析した。
Slit1発現を増強した新生ニューロンの線条体ニューロンへの分化、シナプス形成、軸索の分布を、免疫染色法によって解析した。線条体の投射性ニューロン・介在ニューロンのマーカーを発現する細胞の割合を対照群と比較したところ、有意な差は見られなかった。また、梗塞巣内に移植した細胞は、Slit1発現群・対照群ともにほとんどの細胞がアストロサイトに分化し、成熟ニューロンへの分化は見られなかった。次に、線条体投射ニューロンの投射先のひとつである淡蒼球において移植細胞由来ニューロンの軸索の分布を解析した。対照群では軸索が淡蒼球内側のみに集中していたがSlit発現群では淡蒼球内広範囲に分布していた。また、運動機能の改善度は、梗塞巣に近い領域で成熟ニューロンに分化した細胞の割合と見られた。これらの結果から、新生ニューロンの移動を促進し、定着位置を制御することによって、効率的に神経回路の再生が誘導されることが示唆された。
２）脳室下帯由来新生ニューロンの分化制御メカニズムの解析
生理的条件下では嗅球の介在ニューロンに分化する脳室下帯由来の新生ニューロンが、脳梗塞後の線条体で、脱落したニューロンと同種の投射性ニューロンへと分化する可能性とそのメカニズムを解析するため、脳室下帯の神経幹細胞・前駆細胞の細胞系譜特異的に蛍光標識される遺伝子改変マウスの細胞を脳梗塞モデルマウスの脳内に移植した。これらの解析は、次年度に行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に、脳室下帯の神経幹細胞・前駆細胞の細胞系譜特異的に蛍光標識される遺伝子改変マウスの細胞を移植した脳梗塞モデルマウスについて、移植１から５週後に固定し、脳切片を作製して分化過程を経時的に解析する。線条体への移植時期と細胞の分化レベルの関係を解析するため、幼若新生ニューロン特異的に蛍光タンパク質の恒常的発現を誘導できる遺伝子改変マウスを用いて同様の実験を行い、移植細胞の生存・分化過程を比較する。また、大脳皮質の梗塞巣にこれらの細胞を移植した場合の挙動・分化について解析し、線条体と比較する。
これらの実験において、線条体・大脳皮質に分布した移植細胞をレーザーマイクロダイセクション法または蛍光活性化セルソーティング法にて分離して、mRNAを抽出し、細胞の生存・分化などの運命決定に関わる遺伝子群の発現変化をリアルタイムPCR法などで解析する。
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| Causes of Carryover |
当初の計画よりも消耗品の購入が少なかった。翌年度の物品費に充てる予定である。
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[Journal Article] New neurons use Slit-Robo signaling to migrate through the glial meshwork and approach a lesion for functional regeneration.2018
Author(s)
Kaneko N, Herranz-Perez V, Otsuka T, Sano H, Ohno N, Omata T, Nguyen HB, Thai TQ, Nambu A, Kawaguchi Y, Garcia-Verdugo JM, Sawamoto K.
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Journal Title
Science Advances
Volume: 4
Pages: eaav0618
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Detachment of Chain-Forming Neuroblasts by Fyn-Mediated Control of cell-cell Adhesion in the Postnatal Brain.2018
Author(s)
Fujikake K, Sawada M, Hikita T, Seto Y, Kaneko N, Herranz-Perez V, Dohi N, Homma N, Osaga S, Yanagawa Y, Akaike T, Garcia-Verdugo JM, Hattori M, Sobue K, Sawamoto K.
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Journal Title
Journal of Neuroscience
Volume: 38
Pages: 4598-4609
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Enhanced neuronal migration through activated glia promotes post-stroke neuronal regeneration2019
Author(s)
N. Kaneko, V. Herranz-Perez, T. Otsuka, H. Sano, N. Ohno, T. Omata, H.B. Nguyen, T.Q. Thai, A. Nambu, Y. Kawaguchi, J.M. Garcia-Verdugo, K. Sawamoto
Organizer
The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
Int'l Joint Research
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