2018 Fiscal Year Annual Research Report
マイクログリアの貪食能のcAMPシグナルによる制御と応用
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18J22730
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
安藤 めぐみ 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | マイクログリア / 貪食 / シナプス / 神経活動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発達期におけるシナプス除去やアルツハイマー病におけるシナプス損失に、マイクログリアによる貪食の関与が示唆されてきた。また、マイクログリアによるシナプス貪食は、シナプス上の補体分子C1qをマイクログリアが認識することで生じる可能性が示されている。しかしながらC1qは脳実質内でランダムに分布しており、C1qが蓄積したシナプスのすべてが貪食されるわけではない。そこで私は、C1qの他にマイクログリアが貪食すべきシナプスを決定するための因子が存在するのではないかと考え、その解明に挑んでいる。
マイクログリアによるシナプス貪食を詳細に検証するため、まずin vitro観察系の構築を試みた。本研究では、マイクログリアをアストロサイトや神経細胞と共培養し、よりin vivoに近い環境を模倣した。私は、マイクログリアによるシナプス貪食を制御する因子として神経活動に着目している。これは、神経活動の促進に伴いマイクログリアの突起の伸縮速度が増加するという先行研究から、マイクログリアの運動性が増加することでシナプス上のC1qが認識されやすくなるのではないか、という着想に至ったためである。神経活動の変化とシナプス除去の関連性を高い時間分解能で検証するため、マイクログリアと神経細胞のシナプスのライブイメージングを試みた。遺伝子改変マウスとアデノ随伴ウィルスを用いて、マイクログリアとシナプスを異なる色の蛍光で標識し、かつ神経活動を促進するDREADDを神経細胞に発現させることに成功した。そしてライブイメージングにより、マイクログリアによるシナプス貪食にはC1qだけではなく神経活動が必要である可能性を示した。
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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
現在までの1年間で、本研究に最適なin vitro観察系の構築および神経活動操作手法の開発、当該分野における新規事実の発見を成し遂げた。これら3つの進捗について詳細に述べる。①in vitro観察系の構築。従来、培養マイクログリアは脳から単離される過程で過剰に活性化することが問題だった。これに対し私は、マイクログリアをアストロサイトや神経細胞と共培養しin vivoに近い環境を模倣することで、マイクログリアの過剰活性化を抑制可能ではないかと考えた。その結果、生体内のマイクログリアに特徴的である細長く分岐した突起構造が確認された。形態異常の克服は、今後のマイクログリア研究に大きく貢献するものであると考えている。②神経活動操作手法の開発。マイクログリアと神経細胞のシナプスを異なる色の蛍光で標識しつつ神経活動を操作するため、新規のアデノ随伴ウィルスを作製した。本研究では、マイクログリアを緑色蛍光で、シナプスを赤色蛍光で標識している。神経活動の操作にはDREADDシステムを利用した。そして、デザイナー合成リガンド（CNO）により特異的に活性化され、神経活動を促進させるhM3Dqを神経細胞に発現させるアデノ随伴ウィルスを新たに作製した。これによりDREADDを発現した神経細胞の核が緑色蛍光で標識され、発現の確認が可能となった。このアデノ随伴ウィルスは、当研究室のみならず他研究室の研究者にも役立つものであると考えている。③当該分野における新規事実の発見。マイクログリアによるシナプス貪食が、C1qと神経活動の促進の両者が揃って初めて促進されることを示した。これはライブイメージングを行って初めて明らかとなる事実であり、当該分野において重要な知見となると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
神経活動がマイクログリアによるシナプス貪食を促進するメカニズムの解明に挑む。現在以下の2つの可能性を考えている。①マイクログリアが神経活動の上昇を感知してシナプスに接触し、シナプス上のC1qを認識して貪食する。②C1qが神経活動により何らかの修飾を受け、マイクログリアは修飾されたC1qを認識してシナプスを貪食する。可能性①の場合には、神経活動依存的に神経細胞から放出されるATP等の受容体を薬理学的に阻害し、マイクログリアによるシナプス貪食が減少するかを検証する。可能性②の場合には、補体経路におけるC1qの下流シグナルの促進に神経活動が必要であるかを検証する。
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