2018 Fiscal Year Annual Research Report
脳リンパ流の生理とその破綻による高次脳機能低下メカニズムの解明
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18H02606
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
安井 正人 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (90246637)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アクアポリン / 脳のリンパ流 / アルツハイマー病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．脳リンパ流の可視化
初年度は、CARS顕微鏡を用いた脳実質内の直接的な水移動の追跡を行った。重水(D2O)と水(H2O)の高速交換をすることで、脳組織（マウス急性脳スライス切片）における水の拡散を観察した。その結果、脳の水の分布は一様ではなく、疎らになっていることが明らかとなった。
２．AQP4の発現・機能制御に関する詳細な分子機構の解明
初年度は、マウス脳組織を用いてアルキン基が導入されたアミノ酸類似体とClick反応を応用した系の開発を行った。条件検討がほぼ終了したので、脳組織におけるAQP４のリン酸化修飾に関する検討を進めていく。
３．脳リンパ排泄機構の破綻による病態マウスモデルの作製及び解析
初年度は５XFADとAQP４欠損マウスを掛け合わせたモデルマウスの解析を中心に進めた。Aβの蓄積場所を老人斑、血管壁、間質液の３つに分け、老人斑と血管壁については脳透明化技術を用い、Aβの蓄積を三次元的に観察した。組織病理学的解析を行い、Aβの蓄積に応じたグリオシスの状態や神経細胞のタウのリン酸化レベルを確認した。間質液中のAβの蓄積は、マイクロダイアリシスによる可溶性Aβのサンプリング、ELISA法による定量化を行った。これらの解析から、１）老人斑の周りにAQP４の集積が認められること、２）しかしながら、AQP４は老人斑の数や大きさには影響を与えないこと、３）AQP４の発現の有無で表現系の差が明らかになる２４週齢から３２週齢かけて、５XFADとAQP４欠損マウスを掛け合わせマウスにおいて可溶性Aβの蓄積が著名に増加することが明らかとなった。
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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
5XFADとAQP4欠損マウスの解析で、非常に興味深い知見が得られたので、初年度はかなりの時間と労力をここにつぎ込むことにした。現在論文投稿準備の最終段階に入っている。一方、ゲノム編集による新規アルツハイマー病モデルの作製に関しては、やや進捗が遅れている。AQP4の機能制御に関しては、網羅的解析の準備が整ったところで、２年目に本格的な解析が進められると考えている。CARS顕微鏡を用いた脳実質内の水動態の解析も順調に進んでおり、これも予想外の興味深い知見が得られたので、２年目に集中して解析していく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
アルツハイマー病の病態生理とAQP4の関連が徐々に明らかになりつつある。初年度は可溶性Aβの蓄積に関する非常に興味深い知見を得ることができた。これは、アルツハイマー病の病態に関与するAβ以外の新規物質の発見も期待できることを示している。２年目以降は、網羅的解析による新規物質の発見にも注力していきたい。
CARSによる脳実質な水動態の観測は、世界初の知見が得られることが期待される。細胞レベルでのアストロサイト内外の水拡散の観察ができると、脳内のダイナミックな水拡散のメカニズムに迫る第一歩となることが期待される。
AQP4が脳内Aβの蓄積に関与していることが証明できたので、今後アルツハイマーの新規治療法の開発を考えた時、AQP4の発現・機能制御に関する詳細な分子機構の解明はより重要となってくる。新薬開発につながるような知見を得ていきたい。
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[Journal Article] Aquaporin-4-dependent glymphatic solute transport in the rodent brain2018
Author(s)
Mestre H, Hablitz LM, Xavier AL, Feng W, Zou W, Pu T, Monai H, Murlidharan G, Castellanos Rivera RM, Simon MJ, Pike MM, Pla V, Du T, Kress BT, Wang X, Plog BA, Thrane AS, Lundgaard I, Abe Y, Yasui M, Thomas JH, Xiao M, Hirase H, Asokan A, Iliff JJ, Nedergaard M.
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Journal Title
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Comparison of diffusion-weighted MRI and anti-Stokes Raman scattering (CARS) measurements of the inter-compartmental exchange-time of water in expression-controlled aquaporin-4 cells2018
Author(s)
Obata T, Kershaw J, Tachibana Y, Miyauchi T, Abe Y, Shibata S, Kawaguchi H, Ikoma Y, Takuwa H, Aoki I, Yasui M
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Journal Title
Sci Rep.,
Volume: 8(1)
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
