オプトジェネティックスによる新たな疾患モデルの提案

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24659221
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 村上 正晃 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (00250514)
• Keywords: オプトジェネッティクス / 活性化ヘルパーT細胞 / 炎症反応 / 免疫反応 / 神経の活性化

Research Abstract

オプトジェネッティクスはスタンフォード大学のDeisseroth博士らが、光と光感受性のイオンチャネルによって神経を人為的に刺激できることを示して以来始まった学問分野である．本研究提案では、Duke大学のG. J. Augustine博士とG. Feng博士から供与された光感受性のイオンチャネルをThy1プロモーターの下流にて発現させたトランスジェニックマウスとオプトジェネッティクスを用いて感覚神経、交感神経、副交感神経等の神経を活性化/不活性化して支配領域の血管内皮細胞の活性化を制御してT細胞を特定の臓器に人為的に集積させる制御システムを作り、神経活動と免疫反応のリンクを詳細に証明することを目的とする。
現在までに、Duke大学より導入した光感受性のイオンチャネルを神経細胞特異的に発現させるためにThy１のプロモーターの下流にて発現させたトランスジェニックマウスを用いて第５腰髄の交感神経節あるいは交感神経管付近に光ファイバーを導入して刺激した。（光ファイバーは頭部から皮下に移行させて目的の交感神経節あるいは交感神経管の近傍で体内に移行させ目的の部位に固定して、マウスが自由な活動ができる様にした）光刺激によって第５腰髄背側血管にてケモカインの発現が有意に増強した。また、光刺激の強度、時間とそのケモカインの発現の強度が相関することがわかった。今後、自己抗原（ミエリンオリゴ糖タンパク）を認識する活性化ヘルパーT細胞を静脈内投与して光刺激を行って、光刺激の強度依存性に病気が誘導されるか否かを検討する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

光感受性のイオンチャネルを神経細胞特異的に発現させるためにThy１のプロモーターの下流にて発現させたトランスジェニックマウスを用いて第５腰髄の交感神経節あるいは交感神経管付近に光ファイバーを導入して刺激し、光刺激によって第５腰髄背側血管にてケモカインの発現が有意に増強した。また、光刺激の強度、時間とそのケモカインの発現の強度が相関することがわかった。病気の誘導を今後検証する予定。

Strategy for Future Research Activity

ミエリンオリゴ糖タンパクの３５番から５５番のペプチドをアジュバントともにマウスに免疫して自己反応性ヘルパーT細胞を誘導する。本病原T細胞は、申請者らのこれまでの研究から静脈内に移入すると２週程度にて麻痺を主徴とする病定を呈する。この時、病原T細胞は、第５腰髄の背側血管に神経刺激依存的に発現するケモカインを認識して中枢神経系に侵入して、炎症を誘導して病気を発症する。今回、第５腰髄近傍の交感神経節付近の神経をオプトジェネッティクス法にて活性化すると第５腰髄の血管でのケモカイン発現が増強したので、この時、病気が増悪するか否かを今後検討する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

引っ越しに伴い、実験機器のセットアップなどに時間を要したため実験に遅延が生じた。
２０１４年度に２０１３年度に行うことができなかった実験を実施する。

Research Products

• [Journal Article] Early pathological alterations of lower lumber cords detected by ultra-high field MRI in a mouse multiple sclerosis model. (2014)
  • Author(s): Mori, Y, M. Murakami, Y. Arima, D. Zhu, Y. Terayama, Y. Komai, Y. Nakatsuji, D. Kamimura, and Y. Yoshioka
  • Journal Title: Int Immunol. Volume: 26 Pages: 93-101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The reverse-direction method links mass experimental data to human diseases. (2014)
  • Author(s): Ogura, H., T. Atsumi, H. Bando, L. Sabharwal, M. Yamada, J.-J. Jiang, A. Nakamura, Y. Arima, D. Kamimura, and M. Murakami.
  • Journal Title: Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis Volume: 62 Pages: 41-45
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inflammation amplifier, a new paradigm in cancer biology. (2014)
  • Author(s): Atsumi, T., R. Singh, L. Sabharwal, H. Bando, J. Meng, Y. Arima, M. Yamada, M. Harada, J-J Jiang, D. Kamimura, H. Ogura, T. Hirano, and M. Murakami.
  • Journal Title: Cancer Research Volume: 74 Pages: 8-14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Gate Theory: How Regional Neural Activation Creates a Gateway for Immune Cells via an Inflammation Amplifier. (2013)
  • Author(s): Ogura H, Y. Arima, D. Kamimura, and M Murakami
  • Journal Title: Biomedical J. Volume: 36 Pages: 269-273
  • DOI: 10.4103/2319-4170.113187
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of Immune Cell Infiltration into the CNS by Regional Neural Inputs Explained by the Gate Theory. (2013)
  • Author(s): Arima Y, D. Kamimura, L. Sabharwal, M. Yamada, H. Bando, H. Ogura, T. Atsumi and M Murakami.
  • Journal Title: Mediators of Inflammation. Volume: 2013 Pages: on line
  • DOI: 10.1155/2013/898165
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ecto-Nucleoside Triphosphate Diphosphohydrolase 7 Controls Th17 Cell Responses through Regulation of Luminal ATP in the Small Intestine. (2013)
  • Author(s): Kusu T, H Kayama, M Kinoshita, S Gyu-Jeon, Y Ueda, Y Goto, R Okumura, H Saiga, T Kurakawa, K Ikeda, Y Maeda, J Nishimura, Y Arima, K Atarashi, K Honda, M Murakami, J Kunisawa, H Kiyono, M Okumura, M Yamamoto, K Takeda.
  • Journal Title: J Immunol. Volume: 190 Pages: 774-783
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IL-6 amplifier activation in epithelial regions of bronchi after allogeneic lung transplantation. (2013)
  • Author(s): Lee J, T Nakagiri, D Kamimura, M Harada, T Oto, Y Susaki, Y Shintani, M Inoue, S Miyoshi, E Morii, T Hirano, M Murakami, M Okumura.
  • Journal Title: Int Immunol. Volume: 25 Pages: 319-332
• [Journal Article] Autoimmune disorder phenotype in HVCN1 gene deficient mice. (2013)
  • Author(s): Sasaki M, A Tojo, Y Okochi, N Miyawaki, D Kamimura, A Yamaguchi, M Murakami, Y Okamura.
  • Journal Title: Biochem. J. Volume: 450 Pages: 295-301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Disease-Association Analysis of an Inflammation-Related Feedback Loop. (2013)
  • Author(s): Murakami M, M Harada, D Kamimura, H Ogura, Y Okuyama, N Kumai, A Okuyama, R Singh, J Jiang, T Atsumi, S Shiraya, Y Nakatsuji, M Kinoshita, H Kohsaka, M Nishida, S Sakoda, N Miyasaka, K Yamauchi-Takihara, T Hirano
  • Journal Title: Cell Reports. Volume: 3 Pages: 946-959
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Gate Theory Explains Regional Neural Regulation of Activated T cells Entering the Central Nervous System. (2013)
  • Author(s): Kamimura, D., M Yamada, L Sabharwal, H Ogura, Y Okuyama, A Nakamura, T Atsumi, Y Arima, M Murakami.
  • Journal Title: Journal of Clinical & Cellular Immunology Volume: 4 Pages: 156-160
  • DOI: 10.4172/2155-9899.1000156
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reverse direction method: A possible tool to link animal models with corresponding human diseases and disorders. (2013)
  • Author(s): Singh, R., T Atsumi, H Bando, M Harada, A Nakamura, M Yamada, J-J Jiang, H Suzuki, K Katsunuma, T Nodomi, D Kamimura, H Ogura, M Murakami.
  • Journal Title: Int. J. Genomic Med. Volume: 1 Pages: 106-110
  • DOI: 10.4172/ijgm.1000106
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The gateway theory: bridging neural and immune interactions in the CNS. (2013)
  • Author(s): Kamimura, D., M Yamada, M Harada, L. Sabharwal, J Meng, H Bando, H Ogura, T Atsumi, Y Arima, M Murakami.
  • Journal Title: Front. Neurosci. Volume: 7 Pages: 204-210
  • DOI: 10.3389/fnins.2013.00204
  • Peer Reviewed
• [Remarks] 村上正晃の研究室
  • URL: http://133.1.138.171/pub/molonc/www/index.html