脳内神経炎症を機軸とした癌関連疲労および悪液質病態の解明

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02724
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 片岡 洋祐 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40291033)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: がん性悪液質 / がん性疲労 / 神経炎症 / 顕微内視鏡 / 広域電子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

がん関連疲労およびがん性悪液質は、がん患者のQOLならびに予後を大きく左右する。これまでに、がん関連疲労や悪液質病態と脳内の神経炎症が深く関わるとの仮説を立て、研究を進めてきた。特に、大腸癌細胞の移植によってがん性悪液質病態を再現した担がんマウスを作製し、脳内で免疫応答を担当するミクログリアの活性化と、インターロイキン1βを含むサイトカインの持続的な発現上昇（神経炎症）が引き起こされていることを確認してきた。令和2年度には、より早期に悪液質病態を呈するヒト由来の線維肉腫細胞を移植した担がんマウスも用意したところ、Ｘ線CTでの全身撮像により、骨格筋のみならず、心臓においても筋肉量が減少していること、さらに、脾臓も萎縮していることがわかった。顕微鏡を用いた組織学的観察でも、骨格筋の筋線維が萎縮していることが確認できた。ファイバー型顕微内視鏡技術を用いて悪液質病態下の腫瘍細胞増殖活性を評価したが、大腸癌株と比較して繊維肉腫株の生体内での増殖活性は必ずしも高くないことがわかり、腫瘍の増殖活性は悪液質誘発とあまり関係しないことが示唆された。一方、中枢神経組織の超微形態を網羅的に評価できる広域電子顕微鏡技術を用いた研究では、がん性悪液質を惹起した動物の大脳皮質ニューロンの細胞質において変性物質の蓄積や細胞小器官の数の変化などが見られた。また、脳内サイトカイン発現の上昇も確認された。こうした研究成果より、がん性悪液質はさまざまな末梢臓器で代謝変化を引き起こすこと、さらに中枢神経組織においても神経炎症および細胞代謝異常をたらすことがわかった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Age-related changes in NG2-expressing telocytes in rat stomach. (2021)
  • Author(s): Tamura, Y., Takata, K., Eguchi, A., Maeda, M., Kataoka, Y.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 16 Pages: e0249729
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0249729
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Involvement of cancer-derived EMT cells in the accumulation of 18F-fluorodeoxyglucose in the hypoxic cancer microenvironment. (2021)
  • Author(s): Sugita, S., Yamato, M., Hatabu, T., Kataoka, Y.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 11 Pages: 9668
  • DOI: 10.1038/s41598-021-88414-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Insight into metabolite diagnostic biomarkers for myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome. (2021)
  • Author(s): Yamano, E., Watanabe, Y., and Kataoka, Y.
  • Journal Title: Int. J. Mol. Sci. Volume: 22 Pages: 3423
  • DOI: 10.3390/ijms22073423
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 脳内幹細胞・前駆細胞のイメージング及び操作技術が解き明かす脳組織の機能維持機構 (2021)
  • Author(s): 片岡洋祐
  • Journal Title: YAKUGAKU ZASSHI Volume: 141 Pages: 343-348
• [Journal Article] 神経炎症におけるグリア細胞の役割 (2021)
  • Author(s): 田村泰久、片岡洋祐
  • Journal Title: 日本疲労学会誌 Volume: 15 Pages: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bone marrow mononuclear cells activate angiogenesis via gap junction mediated cell-cell interaction. (2020)
  • Author(s): Kikuchi-Taura, A., Okinaka, Y., Takeuchi, Y., Ogawa , Y., Maeda , M., Kataoka, Y., Yasui, T., Kimura, T., Gul, S., Claussen, C., Boltze, J., Taguchi, A.
  • Journal Title: Stroke Volume: 51 Pages: 1279-1289
  • DOI: 10.1161/STROKEAHA.119.028072
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Astrocytic phagocytosis is a compensatory mechanism for microglial dysfunction. (2020)
  • Author(s): Konishi, H., Okamoto, T., Hara, Y., Komine, O., Tamada, H., Maeda, M., Osako, F., Kobayashi, M., Nishiyama, A., Kataoka, Y., Takai, T., Udagawa, N, Jung, S., Ozato, K., Tamura, T., Tsuda, M, Yamanaka, K., Ogi, T., Sato, K., Kiyama, H.
  • Journal Title: EMBO J. Volume: - Pages: e104464
  • DOI: 10.15252/embj.2020104464
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Intravenous bone marrow mononuclear cells transplantation in aged mice increases transcription of glucose transporter 1 and Na+/K+-ATPase at hippocampus followed by restored neurological functions. (2020)
  • Author(s): Takeuchi, Y., Okinaka, Y., Ogawa , Y., Kikuchi-Taura, A., Kataoka, Y., Gul, S., Claussen, C., Boltze, J., Taguchi, A.
  • Journal Title: Front. Aging Neurosci. Volume: 12 Pages: 170
  • DOI: 10.3389/fnagi.2020.00170
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Selective elimination of NG2-expressing hair follicle stem cells exacerbates the sensitization phase of contact dermatitis in a transgenic rat model. (2020)
  • Author(s): Tamura, Y., Takata, K., Eguchi, A., Kataoka, Y.
  • Journal Title: Int. J. Mol. Sci. Volume: 21 Pages: 6922
  • DOI: 10.3390/ijms21186922
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Deep phenotyping of myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome in Japanese population. (2020)
  • Author(s): Kitami, T., Fukuda, S., Kato, T., Yamaguti, K., Nakatomi, Y., Yamano, E., Kataoka, Y., Mizuno, K., Tsuboi, Y., Kogo, Y., Suzuki, H., Itoh, M., Morioka, M.S., Kawaji, H, Koseki, H., Kikuchi, J., Hayashizaki, Y., Ohno, H., Kuratsune, H., Watanabe, Y.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 10 Pages: 19933
  • DOI: 10.1038/s41598-020-77105-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 脳内神経炎症から神経を保護するグリア細胞 (2020)
  • Author(s): 田村泰久、片岡洋祐
  • Journal Title: 日本認知症学会誌 Volume: 34 Pages: 8-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 炎症制御を介した神経保護に関わるグリア (2020)
  • Author(s): 田村泰久、片岡洋祐
  • Journal Title: 脳神経内科 Volume: 93 Pages: 397-402
• [Presentation] Large-scale electron microscopy and imaging big data (2021)
  • Author(s): Kataoka, Y., Tamura, Y., Yamato, M., Eguchi, A., Takata, K., Goto, T., Maeda, M.
  • Organizer: 第126回日本解剖学会・第96回日本生理学会大会合同大会
  • Invited
• [Presentation] 理研-JEOL連携センター研究成果紹介：クライオTEMによる構造生物学の進展と広域SEMによるデータ取得とその活用 (2021)
  • Author(s): 片岡洋祐
  • Organizer: 第126回日本解剖学会・第96回日本生理学会大会合同大会
• [Presentation] マウスの社会ストレスは前頭前皮質錐体神経細胞の樹状突起消失に先行して細胞内変性を誘導する (2021)
  • Author(s): Numa, C., Nagai, H., Nagai, M., Ohno, N., Furuse, M., Kataoka, Y., Furuyashiki, T.
  • Organizer: 第94回日本薬理学会
• [Presentation] Large-scale electron microscopy and imaging big data. (2021)
  • Author(s): Kataoka, Y.
  • Organizer: A3 Foresight Program Meeting 2020
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 就寝前の環境制御による自律神経活動および睡眠への効果 (2020)
  • Author(s): 松久裕子、中村透、井出和宏、増田浩一、片岡洋祐
  • Organizer: 電気情報通信学会2020年ソサイエティ大会
• [Presentation] Analysis of age-dependent change of tissue microstructure in mouse cerebral cortex using large-scale electron microscopy. (2020)
  • Author(s): Maeda, M., Suga, M., Nakamura, M., Suzuki, K., Hasebe, Y., Kikuchi, N., Yamagichi, Y., Eguchi, A., Kume, S., Matsuzaki, R., Ueda, C., Kataoka, Y.
  • Organizer: 第43回日本神経科学大会
• [Presentation] Large-scale electron microscopic analysis of change of tissue microstructure in adult rat cerebral cortex after irradiation of atmospheric-pressure plasma. (2020)
  • Author(s): Yamato, M., Tamura, Y., Maeda, M., Eguchi, A., Kume, S., Kataoka Y.
  • Organizer: 第43回日本神経科学大会
• [Presentation] NG2 glia are associated with neuroinflammation in adult rat brain. (2020)
  • Author(s): Tamura, Y.,Takata, K., Eguchi, A., Kataoka, Y.
  • Organizer: 第43回日本神経科学大会
• [Presentation] 米国サンプルを用いた筋痛性脳脊髄炎/慢性疲労症候群におけるメタボロミクス研究 (2020)
  • Author(s): 山野恵美、杉本昌弘、久米慧嗣、渡辺恭良、曽我朋義、Bateman Lucinda、Vernon Suzanne D.、片岡洋祐
  • Organizer: 第16回日本疲労学会
• [Presentation] 広域電子顕微鏡システムと改良CLEM法による脳梗塞モデルマウスの細胞治療及びアストロサイトの貪食能に関する研究 (2020)
  • Author(s): 前田光代、須賀三雄、江口麻美、片岡洋祐
  • Organizer: 第61回日本組織細胞化学会総会・学術集会
• [Patent(Industrial Property Rights)] 断層像処理装置、断層像処理方法、プログラム、情報記録媒体、ならびに、刺入体 (2021)
  • Inventor(s): 片岡洋祐、團野紗莉、後藤俊志、船曵和雄、中原一郎、溝口明
  • Industrial Property Rights Holder: 理化学研究所
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2021-060196