2019 Fiscal Year Research-status Report
The role for integrin in electric axon guidance
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18K06857
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| Research Institution | International University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
山下 勝幸 国際医療福祉大学, 保健医療学部, 教授 (20183121)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電気的軸索誘導 / 軸索ガイダンス / インテグリン / 抗インテグリン抗体 / 細胞外マトリックス / 網膜 / 鶏胚 / 培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者は発生初期鶏胚の眼杯において網膜周辺部から中央腹側部、即ち、将来の視神経乳頭へ向かう電位勾配を発見し、網膜神経節細胞の軸索はこの電場に誘導されて伸張することを明らかにした(Yamashita, 2013)。さらに、インテグリンが電気的軸索誘導のキー分子である証拠を得た。網膜神経節細胞の軸索はインテグリンを発現し、内境界膜を足場にして伸長する。内境界膜の細胞外マトリックスを構成するラミニン・コラーゲンと結合する細胞膜受容体がインテグリンである。鶏胚網膜切片を定電場内で培養し、抗インテグリン抗体(TASC, W1B10)を添加すると、電気的軸索誘導が促進された。当該年度は、網膜切片から電場に誘導されて伸張する軸索数を蛍光画像から定量的に解析し、抗インテグリン抗体の濃度と電気的誘導効果との関係を明らかにした。その結果、W1B10はTASCよりも低い濃度から電気的軸索誘導に対する促進効果がみられた。TASCの結合するエピトープはインテグリンの膜貫通ドメインに近い部位であり、TASCはリガンドが結合したオープンコンフォメーション時に結合してインテグリンのクラスター形成を促進すると思われた。一方、W1B10のエピトープはリガンド結合ドメインと想定され、リガンドとの親和性を一様に低下させ、細胞骨格分子である微小管のダイナミックな成分を増加させると推察される。また、当該年度では超高倍率共焦点蛍光顕微鏡システムを構築した。インテグリンは細胞外カルシウムイオンにより抑制されるので、軸索表面のカルシウムイオン分布・動態が電場によりどのように変化するかを明らかにするために、光路に中間変倍レンズを挿入して1,800倍に拡大し、一画素の撮影サイズが3.6X3.6 nmの拡大率を得ることができた。
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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
当該年度では、電気的軸索誘導に対する抗インテグリン抗体の効果を、軸索の蛍光画像から定量的に解析することに成功した。また、軸索表面の細胞外マトリックスにおけるカルシウムイオンの分布・動態を解析するために、超高倍率共焦点蛍光顕微鏡システムを構築できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
網膜神経節細胞の軸索は網膜に内在する電場に誘導されて集合し視神経が形成されると想定される。この仮説を証明するために、電場と抗インテグリン抗体を組み合わせて網膜切片から神経節細胞の軸索を一方向へ伸長させ、さらに電場を収束して軸索を集合させ神経束を形成させる。また、電場によるインテグリンの活性制御機構の解明のために、超高倍率共焦点蛍光顕微鏡システムを用いて軸索表面におけるカルシウムイオンの動態を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
当該年度は設備備品の支出がなく、物品費としての支出は試薬等の消耗品のみであったため残額が生じた。次年度は研究期間の最終年度にあたり、国際学会での成果発表に係る参加費と旅費、及び、英文校閲費、論文投稿費、オープンアクセスとする費用の支出を予定している。
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