2012 Fiscal Year Annual Research Report
脳梗塞後のニューロン再生過程における新生ニューロン－アストロサイト相互作用の解析
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23680041
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
金子 奈穂子 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20464571)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ニューロン新生 / 神経科学 / 再生医学 / 脳室下帯 / 脳梗塞 |
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| Research Abstract |
1.Slit発現による新生ニューロンの移動促進と脳梗塞後の再生過程の解析：新生ニューロン自身が発現するSlit1の役割を明確にするため、脳梗塞術後の野生型マウス脳にSlit1欠損または野生型新生ニューロンを移植し、移動を比較した。野生型新生ニューロンは、移植部から梗塞巣に向けて広く分布したが、Slit1欠損新生ニューロンの大部分は移植部付近に留まり、周囲のアストロサイトとの接触にも異常がみられた。
2.移動する新生ニューロンと活性化アストロサイトの接触部の微細構造の解析： Slit1欠損マウス・野生型マウス脳梗塞モデルを作製し、H.２４年３月より（３ヶ月間）バレンシア大学Garcia-Verdugo研究室にて、傷害部へ移動する新生ニューロンの移動形態・アストロサイトとの接触の電子顕微鏡解析を開始した。
3.低酸素曝露後のアストロサイトのRobo発現・局在変化の解析：脳室下帯のアストロサイトが成体でも増殖を続けているのに対し、線条体アストロサイトは生理的条件下ではほとんど増殖しない。線条体アストロサイトを活性化するため低酸素に２０時間曝露し、その後のRobo発現の変化をreal-time PCRを用いて経時的に解析した。低酸素曝露によって、急激なGFAP発現の上昇に続いて３日後からRobo2の発現が増加することが分かった。
4.新生ニューロンによる活性化アストロサイトの形態制御メカニズムの解析：アストロサイトが新生ニューロンと接触したときの細胞内骨格系の変化を解析するため、脳室下帯アストロサイトを用いてイメージング手法を検討し、予備的データを得た。アクチン重合を可視化する分子を電気穿孔法にて導入したアストロサイトと新生ニューロンを共培養し、レーザー顕微鏡でタイムラプス撮影を行った。移動する新生ニューロンとの接触面で、局所的にアストロサイトのアクチン重合が低下する可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画していた実験のほとんどは完了し、移植実験によって、新生ニューロン自身のSlit1発現が、梗塞後の傷害脳でのスムーズな移動に必要であることが明確になった。新生ニューロン・アストロサイトの相互作用については、アストロサイト内のアクチン動態の制御を介するメカニズムを示唆する予備的データを得ており、これを詳細に解析することによって、新規性の高い細胞間相互作用を明らかにできる可能性がある。
梗塞部へと移動する新生ニューロンの形態や周囲との接触について、H.２４年３月よりバレンシア大学に滞在し（３ヶ月間）、Garcia-Verdugo教授との共同研究として電子顕微鏡解析を開始しているが、この間に習得できる技術は、本研究の今後の解析にも非常に有用である。また、次年度以降に予定している、新生ニューロン・アストロサイト間の相互作用のメカニズム解析に用いる培養実験について、低酸素によるアストロサイトの活性化法・遺伝子導入法・タイムラプス撮影法を検討し、良好な結果を得ている。更に、次年度に行う実験の準備として、Slit1と緑色蛍光タンパク質の発現を同時に誘導することができるレンチウィルスベクターのコンストラクションを行い、細胞株への導入によって両タンパク質の発現を確認した。以上より、本年度以降に計画している実験についても、すでに予備的実験を開始しており、当初の計画以上に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の中心的課題である新生ニューロンと活性化アストロサイトの関係について、新生ニューロンが発現するSlit1、活性化アストロサイトが発現するRobo受容体の重要性を強く示唆するデータが得られた。これまで、活性化アストロサイトにおいては、グリア瘢痕形成や、炎症性細胞浸潤の抑制、細胞保護作用などが報告されているが、新生ニューロンの移動というニューロン再生の鍵となるプロセスへの関与は知られていない。現在までに得られたデータから、傷害によって活性化したアストロサイトが、新生ニューロンが発現するSlitタンパク質の受容体であるRoboを発現するように変化すること、新生ニューロンが接触したアストロサイト内のアクチン重合を局所的に抑制する可能性が示唆されている。今後、電子顕微鏡解析にて、傷害脳内を移動する新生ニューロンと活性化アストロサイトの細胞間接触を詳細に解析するとともに、構築した培養システムを用いて、活性化アストロサイトと新生ニューロンの相互作用メカニズムを、アストロサイトのアクチン重合制御に着目して解析をおこなっていく。これらによって、新生ニューロン・アストロサイトの細胞間相互作用の新たなメカニズムを明らかにできる可能性がある。
また、本研究で明らかにする傷害部への新生ニューロンの移動メカニズムを応用し、内在性の新生ニューロンの傷害部への移動を促進すること、更には培養神経幹細胞由来の新生ニューロンについても、脳内に移植した後、傷害組織への広範囲な分布を促進する手段についても検討を行う。
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[Presentation] Human dental pulp-derived stem cells protect against hypoxic-ischemic brain injury in neonatal mice.2012
Author(s)
Yamagata, M., Yamamoto, A., Kako, E., (Kaneko, N.), Matsubara, K., Sakai, K., Sawamoto, K., Ueda, M.
Organizer
Global COE the 4th International Symposium"Global COE Symposium on Neuro-Tumor Biology and Medicine"
Place of Presentation
愛知県, Westin Nagoya Castle Hotel
Year and Date
20121116-20121116
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[Presentation] Human dental pulp-derived stem cells protect against hypoxic-ischemic brain injury in neonatal mice.2012
Author(s)
Yamagata,M., Yamamoto,A., Kako,E., (Kaneko,N.), Matsubara,K., Sakai,K., Sawamoto,K., Ueda,M.
Organizer
MHS(Micro-Nano Mechatronics and Human Science) 2012 & Nagoya University Micro-Nano Global COE.International Symposium on Micro-Nano Systems for the Interaction of Young Researchers
Place of Presentation
愛知県, 名古屋大学野依記念講堂
Year and Date
20121104-20121107
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[Presentation] Sensory input-dependent spatiotemporal regulation of neuronal turnover in the adult olfactory bulb glomeruli.2012
Author(s)
Sawada, M., (Kaneko,N.), Inada, H., Wake, H., Kato, Y., Yanagawa, Y., Kobayashi, K.,Nemoto, T., Nabekura, J., Sawamoto, K.
Organizer
Neuroscience 2012
Place of Presentation
アメリカ,New Orleans Ernest N. Morial Convention Center
Year and Date
20121013-20121017
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[Presentation] Ezrin controls morphology and function of subventricular zone astrocytes in the postnatal mouse brain.2012
Author(s)
Ishizaki, T., (Kaneko, N.), Tamura, A., Miyata, T., Tsukita, S., Sawamoto, K.
Organizer
第３５回日本神経科学大会
Place of Presentation
愛知県, 名古屋国際会議場
Year and Date
20120918-20120921
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[Presentation] Asialoerythropoietin enhances the maturation of oligodendrocyte progenitor cells derived from subventricular zone after neonatal white matter injury.2012
Author(s)
Kako, E., (Kaneko, N.), Aoyama, M., Hida, H., Takebayashi, H., Ikenaka, K., Asai, K., Togari, H., Sobue, K., Sawamoto, K.
Organizer
International Society for Stem Cell Research (ISSCR) 10th Annual Meeting
Place of Presentation
神奈川県, パシフィコ横浜
Year and Date
20120613-20120616
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[Presentation] TSUKUSHI maintains the growth and undifferentiated properties of neuronal stem/progenitor cells as a niche molecule.2012
Author(s)
Ito, A., Shinmyo, Y., (Kaneko, N.), Hirota, Y., Hatakeyama, J., Yamaguchi, M., Shimamura, K., Sawamoto, K., Tanaka, H., Ohta, K.
Organizer
International Society for Stem Cell Research (ISSCR) 10th Annual Meeting.
Place of Presentation
神奈川県, パシフィコ横浜
Year and Date
20120613-20120616
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[Presentation] Tsukushi maintains the growth and undifferentiated properties of stem/progenitor cells as a niche molecule.2012
Author(s)
Ito A, Shinmyo Y, (Kaneko N), Hirota Y, Hatakeyama J, Yamaguchi M, Shimamura K, Sawamoto K, Tanaka H, Ohta K.
Organizer
第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会合同大会
Place of Presentation
兵庫県, 神戸国際会議場・神戸商工会議所
Year and Date
20120528-20120531
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[Presentation] Roles of mDia, a Rho effector and action nucleator, in nenroepitheliun integrity and neuroblast migration.2012
Author(s)
Thumkeo, D., Shinohara, R., Watanabe, K., Takebayashi, H., (Kaneko, N.), Sawamoto, K., Ishizaki, T., Furuyashiki, T., Narumiya, S.
Organizer
第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会合同大会.
Place of Presentation
兵庫県, 神戸国際会議場・神戸商工会議所
Year and Date
20120528-20120531
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