2020 Fiscal Year Research-status Report
ミクログリアはニューロンに接触して何をしているのか？―疼痛モデルによる解析―
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18K07394
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| Research Institution | Niigata University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
八坂 敏一 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 教授 (20568365)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
栗原 崇 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 准教授 (60282745)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 神経障害性疼痛 / 脊髄後角 / ミクログリ / 局所神経回路 / インターニューロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経障害性疼痛は通常の鎮痛薬が奏効しないことが多く、原因解明と新規治療法の開発が急務である。この病態は、動物の末梢神経損傷モデルを用いて、様々な研究が行われている。モデルでは、脊髄後角のミクログリア（中枢神経系のマクロファージと呼ばれる）が増殖・活性化して病態形成に深く関与していることが知られている。これまでの研究では、ミクログリアから放出される分子を対象としたものが多かったが、我々は、脊髄後角において、増殖したミクログリアが約1割のニューロンに接触していることを観察した。この接触にどのような役割があるのかを調べるのが本研究課題の目的である。
脊髄後角には多種多様なインターニューロンが存在するため、ミクログリアとニューロンの接触に選択性がある可能性が考えられた。これらのニューロンは興奮性と抑制性の2つに大別される。そのため、昨年度までに、抑制性ニューロンのマーカーであるPAX2の抗体を用いた免疫組織化学染色を行った。しかし、抗体の特異性に疑問が生じたため、抑制性ニューロンが可視化されている遺伝子改変マウスの組織を用いて3種類の抗体の特異性を確認した。その結果、最初に用いた抗体は非特異的な染色像が多いこと、後に用いた抗体の特異性が高いことが確認できた。今年度は特異性の確認された抗体を用いて研究を行う予定であった。主に研究を行っている研究代表者は、今年度所属機関を移動した。そのため、今年度はまず新しい所属機関における研究環境の立ち上げを行った。しかし、新型コロナウイルス感染症の感染拡大による様々な規制により、それ以上の研究を行うことは難しかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本年度は、昨年度までに行った抗体特異性の検討によって得られたデータの論文化や、特異性が確認できた抗体を用いてミクログリアとの接触を観察する実験を予定していた。本研究の実験は主に研究代表者によって行われているが、研究代表者は今年度所属機関を移動した。そのため、今年度はまず新しい所属機関における研究環境の立ち上げを行った。しかし、新型コロナウイルス感染症の感染拡大による様々な規制により、研究環境の立ち上げにも予想以上の時間を要した。また、当初電気生理実験機器を設置する予定にしていたスペースが設置に適していない（床の強度が足りない）ことが判明し、設置スペースの確保がまず必要となったが、上述のようなコロナウイルス感染症拡大の影響もあり時間を要した。最も大きな問題は、共焦点顕微鏡を用いた実験を行うことができなかったことである。現在の所属機関には共焦点顕微鏡が設置されていない。そのことは事前に分かっていたため、他大学の共同利用施設の中で学外利用者も使用可能な施設で実験を行う予定としていた。しかしながら、新型コロナウイルス感染症の感染拡大を受けて、国内の移動や学外利用者の制限が設けられたため、共焦点顕微鏡による実験が不可能となった。また、現在の所属機関では教育業務がこれまでと比較すると大幅に増加し、研究に割り当てることができる時間が大幅に減少した。これらの理由により、研究環境の立ち上げ以上の研究を行うことは難しかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、今年度に実施する予定であった以下の実験を実施する予定である。しかし、新型コロナウイルス感染症の感染拡大状況に大きく影響される恐れがある。先ず現在行っているミクログリアが接触しているニューロンが興奮性か抑制性かについて結論付ける。その結果、選択制が確認された場合、抑制性細胞ではニューロペプチドYやパルブアルブミン、ガラニン、カルレチニン、興奮性ではPKCγやカルレチニン、ニューロペプチドFF、ダイノルフィンといったサブグループのマーカーにより、それらに選択性があるのかどうかを更に調べる。また、興奮性か抑制性かについて特異性がなかった場合にも、興奮性にも抑制性にも一部の細胞で発現するような分子について検証する。今回研究対象としているニューロンとミクログリアの接触はニューロンの細胞体で観察されているものである。もし、細胞体へのシナプス入力がある場合には、この接触によってシナプスが除去されるような変化が予想される。一般的にニューロンの細胞体には抑制性シナプスが主に存在し、興奮性のシナプスは少ないとされる。予備実験においても細胞体には抑制性シナプスのマーカーが主に観察された。そのため、本研究では抑制性シナプスに焦点を当てて検討することとする。これらのシナプスが、ミクログリアの接触することによって除去されていれば、抑制性シナプスのマーカーが減少するはずである。予備実験を行ったが、現在のサンプリングではZ軸方向の厚みが10ミクロンで、細胞体を全て網羅することが困難であるため、厚みのあるデータのサンプリングを行い、ニューロンとミクログリアの接触とシナプス数に間に関連性があるかどうかを調べる。
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| Causes of Carryover |
【現在までの進捗状況】において「遅れている」理由として記したことであるが、研究代表者は今年度所属機関を移動し、研究環境の立ち上げを行った。しかし、新型コロナウイルス感染症の感染拡大による様々な規制により、研究環境の立ち上げにも予想以上の時間を要した。さらに、同様の事情により共焦点顕微鏡を用いた実験を行うことができなかった。また、教育業務の大幅に増加により、研究できる時間が大幅に減少した。これらの理由により、研究を行うことは難しかった。
使用計画としては、共焦点顕微鏡を使用するための旅費・及び使用料が生じる予定である。前述したように、現在の所属機関に共焦点顕微鏡は設置されていないため、他大学の共同利用施設において実験する必要が生じた。以前所属していた佐賀大学の共同実験施設では学外利用者の受け入れがあるため利用を考えている。しかし、利用ができるかどうか、すなわち研究を行うことができるかどうかは、今後の新型コロナウイルス感染症の感染状況に依存する。他には主に消耗品であるが、染色に用いる試薬である抗体は単価が高いため、予算が必要である。
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Research Products
(2 results)
