2019 Fiscal Year Research-status Report

アストロサイトと神経シナプスとの構造的・機能的相互作用機構

Research Project

Project/Area Number	18K06513
Research Institution	Foundation for Biomedical Research and Innovation at Kobe
Principal Investigator	宮田宗明公益財団法人神戸医療産業都市推進機構, その他部局等, 研究員 (90582007)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	細胞接着分子 / アストロサイト / 神経細胞 / 三者間シナプス
Outline of Annual Research Achievements	生体内のアストロサイトは多数の細かい突起を有し、その突起を介してシナプスの構造や機能に重要な役割を果たしているが、アストロサイト突起とシナプスとの接着については生体内に近い形態を示すアストロサイトの培養法が確立されていなかったため、ほとんど解明されていない。研究代表者は、生体内で観察される多数の細かい突起を持ったアストロサイトと神経細胞の共培養系を新たに開発し、本研究ではこのアストロサイト－神経細胞共培養系を用いてアストロサイトのシナプス形成・維持における役割と作用機構を明らかにすることを目的にしている。令和元年度は、前年度に引き続きアストロサイト－神経細胞共培養系を用いて興奮性シナプスにおけるアストロサイト突起とシナプスの接着部位に局在する細胞間接着分子の解析を行うとともに、高解像度顕微鏡と電子顕微鏡を用いてシナプス周囲の構造的な解析（電子顕微鏡を用いた解析については東京大学大学院医学系研究科　岡部繁男教授との共同研究）と、機能的な解析として電気生理学的解析（大阪医科大学　栗生俊彦博士との共同研究）を行った。また、アストロサイト突起とシナプスの接着部位に局在する細胞間接着分子を欠損したマウス由来のアストロサイト、または神経細胞を用いたアストロサイト－神経細胞共培養系において、これらの細胞接着分子がシナプス形成・維持とアストロサイトの形態形成に果たす役割について解析をおこなった。さらに、このアストロサイト－神経細胞共培養系を用いて抑制性シナプスにおけるアストロサイト突起とシナプスの接着部位に局在する細胞間接着分子の解析と抑制性シナプスの形成・維持におけるアストロサイトの役割の解析にも着手した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和元年度は、前年度に引き続きアストロサイト－神経細胞共培養系を用いて興奮性シナプスにおけるアストロサイト突起とシナプスの接着部位に局在する細胞間接着分子の解析を行うとともに、機能的な解析を行うことを計画していた。高解像度顕微鏡と電子顕微鏡を用いた解析により、これらの分子の詳細な局在部位とシナプス周囲の構造が明らかになった（電子顕微鏡を用いた解析は東京大学大学院医学系研究科　岡部繁男教授との共同研究）。電気生理学的手法を用いた解析により、興奮性シナプスの機能におけるアストロサイトの役割が明らかになった（大阪医科大学　栗生俊彦博士との共同研究）。また、これらの分子を欠損したアストロサイトや神経細胞を用いた際のアストロサイトの形態とシナプス分子やアストロサイトの機能分子の動態を解析し、これらの分子がアストロサイトの形態やシナプス形成・維持に果たす役割が明らかになりつつある。現在、これらの成果を論文発表するための準備を進めている。さらに、同様の手法を用いて抑制性シナプスにおけるアストロサイト突起とシナプスの接着部位に局在する細胞間接着分子の解析と抑制性シナプスの形成・維持におけるアストロサイトの役割の解析も行なっている。本研究によってアストロサイト突起と興奮性および抑制性シナプスの間の接着の形成・維持機構の一端の解明につながることが期待され、おおむね順調に進展していると考えている。
Strategy for Future Research Activity	今後は、前年度に引き続き、アストロサイト突起とシナプスの接着部位に局在する細胞間接着分子を欠損したアストロサイトや神経細胞を用いた際のアストロサイトの形態とシナプス分子やアストロサイトの機能分子の動態を解析し、これらの分子がアストロサイトの形態やシナプス形成・維持に果たす役割を明らかにする。また、これらの分子と共局在が確認された機能分子について、免疫沈降により相互作用の有無を調べ、アストロサイトのシナプス形成・維持の作用機構を明らかにする。さらに、抑制性シナプスにおけるアストロサイトのシナプス形成・維持における役割と作用機構についても同様の手法を用いて解析を行い、これらの成果を論文発表するための準備を進める。