神経回路イメージングによる脳機能理解と病態メカニズム制御

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K07580
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: 下條 雅文 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, 研究統括 (20455348)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: イメージング / 回路病態

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、前年度までに確立された技術や見出された所見を活用し、認知症モデル動物脳における大脳回路の病態解析に向けたイメージング研究を推進した。
1) マウス大脳回路における多細胞活動イメージング
前年度までに、タウ病変を呈する認知症モデルマウス脳で抑制性ニューロン障害が生じる所見が見いだされたので、正常マウスと認知症モデルマウスの死後脳解析に取り組み、電気生理学的な手法や組織学的な解析を通じて病態メカニズムの解明を目指した。タウ病態の進行度に応じた認知症モデルマウス脳を用いて多角的に検討したところ、抑制性ニューロンのサブタイプの中で特にパルバルブミン陽性の介在ニューロンに選択的障害が生じている所見が見いだされた。また、同ニューロンの障害にはタウ病変の形成と並行して進行する神経炎症が寄与している可能性が示唆されるなど、炎症性グリア細胞と抑制性ニューロンの関連性について更なる発展的な検討を進めている。
2) 細胞活動の全脳イメージング
前年度までに性能評価を進めてきたアデノ随伴ウイルスベクター血清型PHPeBを利用した遺伝子導入法を駆使して、正常マウスとタウ病変を呈する認知症モデルマウスの炎症病態を標的としたレポーターイメージングを試みた。また、ecDHFRタンパク質と[18F]FE-TMPを組み合わせたPETレポーターイメージング法を確立し論文報告したので、同技術を組み合わせて活用し、GFAPプロモーター制御下でecDHFR-EGFPレポータータンパク質を正常マウスとタウ病態を呈する認知症モデルマウスの全脳範囲のアストロサイトに発現誘導し、脳内分布や炎症病態の画像解析の可否について検討を進めた。

Research Products

• [Journal Article] Selective dysfunction of fast-spiking inhibitory interneurons and disruption of perineuronal nets in a tauopathy mouse model (2023)
  • Author(s): Kudo Takehiro、Takuwa Hiroyuki、Takahashi Manami、Urushihata Takuya、Shimojo Masafumi、Sampei Kazuaki、Yamanaka Mitsugu、Tomita Yutaka、Sahara Naruhiko、Suhara Tetsuya、Higuchi Makoto
  • Journal Title: iScience Volume: 26 Pages: 106342～106342
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.106342
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 脳疾患モデル動物を用いたPET画像解析 (2023)
  • Author(s): 下條 雅文
  • Organizer: 第66回日本神経化学会大会
  • Invited
• [Presentation] In vivo assessment of progressive astrogliosis in rTg4510 tauopathy animal brains (2023)
  • Author(s): Shimojo Masafumi, Minamihisamatsu Takeharu, Takahiro Shimizu, Uchida Shoko, Takahashi Manami, Takuwa Hiroyuki, Matsushita Yumi, Yanai Rin, Minatohara Keiichiro, Zhang Ming-Rong, Sahara Naruhiko, Higuchi Makoto
  • Organizer: SfN2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In vivo assessment of progressive astrogliosis in rTg4510 tauopathy animal brains (2023)
  • Author(s): Shimojo Masafumi, Minamihisamatsu Takeharu, Takahiro Shimizu, Uchida Shoko, Takahashi Manami, Takuwa Hiroyuki, Matsushita Yumi, Yanai Rin, Minatohara Keiichiro, Zhang Ming-Rong, Sahara Naruhiko, Higuchi Makoto
  • Organizer: 第50回 内藤カンファレンス
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular profiles of inflammatory astrocyte in rTg4510 tauopathy animal brains (2023)
  • Author(s): Shimojo Masafumi, Minamihisamatsu Takeharu, Takahiro Shimizu, Uchida Shoko, Takahashi Manami, Takuwa Hiroyuki, Matsushita Yumi, Yanai Rin, Minatohara Keiichiro, Zhang Ming-Rong, Sahara Naruhiko, Higuchi Makoto
  • Organizer: 第46回日本神経科学会