2022 Fiscal Year Annual Research Report
Neurogenesis and its pathogenesis in the neonatal brain: an integrated understanding using advanced analytical techniques
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20H05700
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
澤本 和延 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (90282350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 伸治 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (00281824)
木村 幸太郎 名古屋市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (20370116)
財津 桂 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (30700546)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | 再生医学 / 神経化学 / 脳・神経 / 脳神経疾患 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生後脳におけるニューロン新生と細胞移動・成熟の過程を、先端分析技術を駆使して大規模・高解像度に研究し、その特徴を明らかにするとともに、脳障害の病態を解明することを目的として、以下の研究を実施した。
(1)生後のニューロン新生と細胞移動を支える組織構築の三次元微細形態解析：神経幹細胞および移動する新生ニューロンの微細形態と接着様式などを三次元的に理解するため、昨年度に引き続き、連続ブロック表面走査型電子顕微鏡(SBF-SEM) による観察を実施した。深層学習などの最新技術と手作業による修正作業を組み合わせることによって、広範囲にわたる電子顕微鏡画像をより効率よく、正確に解析し、幹細胞や新生ニューロンの特徴を明らかにした。
(2)ニューロン新生・移動を制御する分子のスクリーニング：マウス脳室下帯の細胞集団の単一細胞網羅的遺伝子発現解析(scRNAseq)を実施している。昨年度までに得られた遺伝子発現情報を解析し、細胞種の分類作業を行うとともに、各々の特徴について検討した。
(3)新生児期のニューロン新生機構と早産による影響:昨年度に引き続き、正期産・早産マウスの脳室下帯細胞の微細形態および細胞間の接着関係を比較した。また、探針エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析(PESIMS/MS)を用いて得られた情報とscRNAseqのデータを統合し、早産で変化する代謝経路に関連した遺伝子群の特定作業を行った。
(4)新生児期のニューロン新生・移動を調節する分子機構と操作技術の開発：昨年度に引き続き、新生児期のニューロン新生・移動に関わる可能性のある分子群の機能をウイルスベクター等による遺伝学的手法又は薬理学的な方法で操作する実験を実施した。
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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
SBF-SEM解析においては、自ら開発したソフトウェアを駆使して、連続電顕画像から3次元細胞像再構築を実施し、脳室下帯に存在する細胞群や移動する新生ニューロンの微細形態に関する重要な情報を得ることができた。scRNAseqとメタボロームについても、これらの情報を統合する解析方法を確立し、それを用いて、新生児期のニューロン新生に関与する分子機構を明らかにした。応募時に提案した各項目の研究計画は順調に進行し、出てきたトラブルについて適切に対処することで、非常に多くの重要なデータが得られている。一部の成果については学術誌に発表し、現在も複数の論文を作成中である。
従って、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)生後のニューロン新生と細胞移動を支える組織構築の三次元微細形態解析:これまでに開発した三次元電子顕微鏡技術等を用いて、ひき続き、脳室下帯を構成する細胞群の形態学的特徴と接着様式などの解析を完了させる。また、神経幹細胞から産生された新生ニューロンの三次元微細形態および周囲の細胞との接着様式の解析を完了させる。
(2)ニューロン新生・移動を制御する分子のスクリーニング:これまでに実施した脳室下帯細胞のscRNAseqデータを解析し、脳室下帯に存在する各細胞群の変化を明らかにする。scRNAseqによって得られる遺伝子発現情報とメタボローム解析によって得られた代謝産物のデータを統合した結果を分析し、出生によって生じる重要な変化を把握する。
(3)新生児期のニューロン新生機構と早産による影響:早産マウスの脳における新生ニューロンの移動効率を解析し、正期産マウスと比較する。ヒトに類似した脳構造を有するモデル動物の脳室下帯について、引き続き組織学的解析および遺伝子発現解析を行う。
(4)新生児期のニューロン新生・移動を調節する分子機構と操作技術の開発:これまでの解析から見いだされた新生児期のニューロン新生等に関与する分子メカニズムについて、各々の機能を解析するとともに、それらを操作することによってニューロン新生を改善させる方法を検討する。
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[Journal Article] An optochemical oxygen scavenger enabling spatiotemporal control of hypoxia2023
Author(s)
Ieda N, Sawada M, Oguchi R, Itoh M, Hirakata S, Saitoh D, Nakao A, Kawaguchi M, Sawamoto K, Yoshihara T, Mori Y, Nakagawa H
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Journal Title
Angew Chem Int Ed Engl
Volume: 2023 Mar 16
Pages: e202217585
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Amphiphilic peptide-tagged N-cadherin forms radial glial-like fibers that enhance neuronal migration in injured brain and promote sensorimotor recovery2023
Author(s)
Ohno Y, Nakajima C, Ajioka I, Muraoka T, Yaguchi A, Fujioka T, Akimoto S, Matsuo M, Lotfy A, Nakamura S, Herranz-Perez V, Garcia-Verdugo JM, Matsukawa N, Kaneko N, Sawamoto K
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Journal Title
Biomaterials
Volume: 294
Pages: 122003
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Chitinase-like protein 3: A novel niche factor for mouse neural stem cells2022
Author(s)
Namiki J, Suzuki S, Shibata S, Kubota Y, Kaneko N, Yoshida K, Yamaguchi R, Matsuzaki Y, Masuda T, Ishihama Y, Sawamoto K and Okano H
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Journal Title
Stem Cell Rep
Volume: 17
Pages: 2704-2717
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] N-cadherin containing self-assembling mRADA peptide promotes neuronal migration and regeneration and functional recovery after the brain injury2023
Author(s)
Chikako Nakajima, Yuya Ohnoa, Itsuki Ajioka, Takahiro Muraoka, Atsuya Yaguchi, Teppei Fujioka, Vicente Herranz-Perez, Jose Manuel Garcia-Verdugo, Noriyuki Matsukawa, Naoko Kaneko, Kazunobu Sawamoto
Organizer
NCU Life Science + IBS poster workshop
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[Presentation] 成体脳内を集団移動する新生ニューロンの細胞接着変化2023
Author(s)
Mami Matsumoto, Chentao Wen, Huy Bang Nguyen, Truc Quynh Thai, Vicente Herranz-Perez, Masato Sawada, Jose Mannuel Garcia-Verdugo, Tatsunori Seki, Koutarou D.Kimura, Nobuhiko Ohno, Kazunobu Sawamoto
Organizer
NCU Life Science + IBS poster workshop
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[Presentation] 成体脳傷害において集団移動するニューロンの細胞接着変化 Altered cell adhesion in collective neuronal migration in the adult injured brain2022
Author(s)
Mami Matsumoto, Chentao Wen, Huy Bang Nguyen, Truc Quynh Thai, Vicente Herranz-Perez, Masato Sawada, Jose Manuel Garcia-Verdugo, Tatsunori Seki, Koutarou D. Kimura, Nobuhiko Ohno, Kazunobu Sawamoto
Organizer
成体脳のニューロン新生懇談会
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[Presentation] ミクログリアによるフォスファチジルセリン依存的な成体新生ニューロンのシナプス貪食 Synaptic pruning of murine adult-born neurons by microglia depends on phosphatidylserine2022
Author(s)
Chihiro Kurematsu, Masato Sawada, Masaki Ohmuraya, Motoki Tanaka, Kazuya Kuboyama, Takashi Ogino, Mami Matsumoto, Hisashi Oishi,Hiroyuki Inada, Shinichi Kohsaka, Nobuhiko Ohno, Maki K. Yamada, Masato Asai, Masahiro Sokabe, Junichi Nabekura, Kenichi Asano, Masato Tanaka, Kazunobu Sawamoto
Organizer
Neuro2022
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