2021 Fiscal Year Research-status Report
中枢神経障害下でのNG2グリアの挙動と髄鞘の再生機序の解明
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21K06443
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
畝川 美悠紀 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 研究員 (10548481)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨田 裕 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師(非常勤) (60276251)
伊澤 良兼 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (90468471)
滝沢 翼 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (30778874)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | NG2グリア / 脳微小循環 / Neurovascular unit / 脳虚血 / オリゴデンドロサイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳は約 140 億個の神経細胞、その 10 倍のグリア細胞からなり、栄養を供給する脳血管と互いに連絡を取りながら神経グリア血管ユニット(neuro-glio-vascular unit; NVU)を形成している。本実験では分化・再生能が高く、髄鞘を形成するオリゴデンドロサイトや周皮細胞、アストロサイトに分化するオリゴデンドロサイト前駆細胞(OPC)として存在するNG2グリアに焦点を当て、慢性頭窓下の同一部位を長期間反復して観察することによって成体における細胞および髄鞘の形態、脳虚血などの病態時の形態学的変化、髄鞘再生を促進あるいは抗炎症作用を増強するメカニズムを検討し、病態改善のための薬剤の探索とその作用機序の解明を目的とする。
NG2と高い共発現が確認され、OPCおよびオリゴデンドロサイトに発現するされるSox10に蛍光タンパク質Venusを発現させたマウスにTomita-Seylaz法による慢性頭窓を作成し、二光子顕微鏡を用いて長期間観察を行うことにより、細胞レベルでの変化を経日的に観察した。キレート剤であるクプリゾン混餌食(0.2％)を給餌することにより脱髄モデルを作成し、スルホローダミン101の投与によって生体染色されるアストロサイトの形態学的変化を追跡する手法を確立した。観察終了後に脳を摘出し、蛍光細胞や神経細胞の撮像や解析の手法を検討中である。さらに、実験的脳梗塞モデルである中大脳動脈閉塞術を施行した病態モデルマウスを作成するため、基本的な手技を習得するとともに、線条体や大脳皮質における脳血流の変化と梗塞巣の形成との相関、施行時に発生して梗塞巣の形成に影響を及ぼすと考えられている大脳皮質拡延性脱分極(CSD)との関連についても検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
クプリゾン混餌食の給餌による実験的脱髄モデルをSox10-Venusマウスにおいて作成し、頭窓下の大脳皮質におけるOPC、オリゴデンドロサイト、髄鞘、アストロサイトの形態学的変化を経日計測する手法を確立した。
一方、慢性頭窓下に梗塞ができる条件を確立するため、大脳基底核や大脳皮質に広く梗塞巣が形成されるといわれる糸上げ法による中大脳動脈(MCA)閉塞術に際し、線条体や大脳皮質における脳血流、CSD発生状況を計測し、梗塞巣の形成部位や広がりについて検討した。しかしながら、頭窓下での梗塞巣形成が一定となる条件の探索が十分ではなく、結論が得られていない。そこで大脳皮質のみに梗塞巣が形成される田村法によるMCA起始部の閉塞術についても検討しており、本研究に最適な条件の確立を目指している。
以上のように、手技としては習得しているものの、条件の確立に時間を要しており、総合的に実験の進捗状況としては遅れ気味と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
Sox10-venusあるいはC57BL/6マウスにおいて実験的脳梗塞、マイクロコイルを用いる総頸動脈狭窄(BCAS)による慢性低灌流、白質病変発症率の高い片頭痛と関連したCSD頻回暴露などの病態モデルマウスを作成し、in vivoで慢性頭窓下の組織を経日的に観察する。OPCやオリゴデンドロサイト、アストログリアなどの形態学的変化を追跡すると同時に、麻痺や行動を評価することによって病的症状との相関を検討する。さらに、培養細胞等で効果が認められた化合物を中心にOPCの分化・組織再生を促進する処置や薬剤を探求することによって治療薬の選択や既存薬の適応拡大につなげていく。例えば、脱髄を主症状とする多発性硬化症の治療に用いられているジメチルフタル酸などの薬剤、制御性T細胞に作用して虚血後慢性期の症状を緩和することがわかっているセロトニン再吸収阻害剤(フルオキセチン)を投与することによって組織再生や症状緩和につながるか否かを検討する。
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| Causes of Carryover |
学内動物飼育施設の改修のため飼育マウス数を減らしたため、マウスの飼育費用が抑えられた。また、それまでの備蓄品で実験を行うことができ、新たな消耗品の購入も少なかった。今後は自然交配によって積極的にマウスを確保し、脳梗塞モデルの作成やコントロールマウスとの比較を含めてin vivo実験を進める予定である。また、昨年度はCovid-19感染状況のためオンライン開催される学会が多かったため旅費を要しなかったが、今後はオンサイトでの学会が増えることが予想され、学会発表に向けて学会参加費や旅費、論文発表に向けて英文校正、投稿に要する費用に対して使用する予定である。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Differential pial and penetrating arterial responses examined by optogenetic activation of astrocytes and neurons.2021
Author(s)
Hatakeyama N., Unekawa M., Murata J., Tomita Y., Suzuki N., Nakahara J., Takuwa H., Kanno I., Matsui K., Tanaka K. F., Masamoto K.
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Journal Title
J. Cereb. Blood Flow Metab.
Volume: 41
Pages: 2676-2689
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Optical manipulation of local cerebral blood flow in the deep brain of freely moving mice2021
Author(s)
Abe Y., Kwon S., Oishi M., Unekawa M., Takata N., Seki F., Koyama R., Abe M., Sakimura K., Masamoto K., Tomita Y., Okano H., Mushiake H., Tanaka K. F.
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Journal Title
Cell Rep.
Volume: 36
Pages: 109427
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] オプトジェネティクスを用いた脳微小血管の操作2021
Author(s)
小谷真穂, 村田樹里, 大石光洋, 畠山菜緒, 畝川美悠紀, 伊澤良兼, 菅野巖, 冨田裕, 田中謙二, 中原仁, 正本和人
Organizer
第25回酸素ダイナミクス研究会
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[Presentation] タバコと片頭痛の関係についての臨床および基礎的検討2021
Author(s)
滝沢翼, 畝川美悠紀, 渡邊成美, 加川志津子, 伊庭知里, 中山真吾, 中鉢正太郎, 宮崎直己, 竹村亮, 石井亮太, 柴田護, 福永興壱, 中原仁
Organizer
第39回日本神経治療学会学術集会
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[Presentation] 喫煙が皮質拡延性脱分極に及ぼす影響について2021
Author(s)
滝沢翼, 畝川美悠紀, 伊庭知里, 加川志津子, 渡邊成美, 中山真吾, 桜井香, 宮崎直己, 石田典之, 竹村亮, 柴田護, 伊澤良兼, 中鉢正太郎, 福永興壱, 中原仁
Organizer
第64回日本脳循環代謝学会学術集会
