2023 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanisms of neuronal function after cell transplantation for spinal cord injury using chemogenetic tool
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22H03205
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
名越 慈人 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (10383837)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 脊髄損傷 / ヒトiPS細胞 / 神経前駆細胞 / 細胞移植 / 化学遺伝学 / ニューロン / シナプス形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年の研究で、DREADDシステムを使い、移植した細胞の神経活動を人為的に操作することにより、脊髄損傷の動物個体の行動機能が変化することを明らかにした。この結果を受けて、本年はニューロンのサブタイプが機能に及ぼす影響を解析した。興奮性ニューロンのグルタミン酸作動性ニューロンではNeurogenin2が、抑制性ニューロンのGABA作動性ニューロンではAscl1やDlx2が、重要な役割を果たすことが明らかになっている。リポフェクションの技術を用い、ヒトiPS細胞由来神経前駆細胞へ遺伝子導入し損傷脊髄へ移植したところ、機能が回復することを確認した。一方で遺伝子導入をしていない細胞は、移植後に腫瘍化して回復した機能が低下することわかった。
また、化学遺伝学の技術により、移植細胞と宿主とのシナプス形成が機能回復に重要であることが明らかになったため、シナプスオルガナイザーであるCPTXを細胞へ遺伝子導入し損傷脊髄へ移植した。CPTXを介して移植した細胞は宿主と多数のシナプスを形成し、運動機能が回復することがわかった。中でも、狂犬病ウィルスを用いて逆行性に移植細胞の宿主への取り込みを評価したところ、損傷周囲の固有ニューロンや齧歯類の運動機能に関わる赤核脊髄路への取り込みが明らかになった。
一方で、移植細胞の可視化について、発光強度の非常に強いAkalucを細胞に導入して移植し、個体を高感度カメラで確認したところ、動物の動きに合わせて生着した細胞が発光することを明らかにした。
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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
DREADDにを移植細胞および宿主の伝導路に取り込ませることにより、人為的に軸索を刺激することで、運動機能やシナプス形成に変化が出ることを明らかにできており、実験計画通りの結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
損傷脊髄において、移植細胞と宿主とのシナプス連絡が重要なことが明らかとなった、そこで、CPTXを用いて電子顕微鏡的な解析を含む組織学的評価を進める。さらに、シナプスを増強させることで異痛症を含む感覚機能に問題がないか評価を行う。さらに、皮質脊髄路を刺激することで移植細胞が活性化し、機能回復が得られることがわかったため、電気ないし磁気刺激を用いて頭部から大脳皮質を刺激し、機能回復や組織学的な再生が得られないかを評価する。
また高感度カメラで移植細胞の動体を可視化することに成功しており、今後はDREADDによる皮質脊髄路の興奮によって、移植細胞の発酵に変化が出るかを観察し、行動機能の変化と合わせて細胞移植治療の有効性を確立する。
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