アストロサイトの多様性の分子基盤解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26290021
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 田中 光一 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (80171750)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 脳・神経 / アストロサイト / ゲノム編集 / 脳神経疾患 / 神経科学

Outline of Annual Research Achievements

A.アストロサイトの誕生する神経上皮の部位・マーカー遺伝子・アストロサイトの最終的に分布する脳部位との対応地図の作成
申請者は既に、３種類のcreマウスとfloxed-GLT1マウスを交配し、GLT1の免疫染色を行うことにより、大脳皮質、間脳・脳幹、小脳のアストロサイトの誕生部位とマーカー遺伝子を同定している。平成26年度は、線条体・視床下部・延髄のアストロサイトの誕生部位とマーカー遺伝子を同定するため、Emx2-Cre, Gsh2-Cre, Nkx2.1-Cre,En1-Creとfloxed-GLT1マウスを交配し、GLT1の免疫染色を行った。線条体の背側部のアストロサイトはGsh2発現神経幹細胞マウス由来であること、視床下部の一部のアストロサイトはNkx2.1発現神経幹細胞由来であること、延髄・小脳のアストロサイトはEn1発現神経幹細胞由来である事を明らかにした。
B. 大脳皮質・線条体・小脳・延髄・視床下部のアストロサイトの発現遺伝子プロファイリング
特定の脳部位のアストロサイトをセルソーターで単離するため、脳部位特異的にアストロサイトに蛍光蛋白質GFPを発現させる新規アストロサイトレポーターマウスを作成する。平成26年度は、β-actin遺伝子のpolyAシグナルの下流にtetO-DIO-GFP（tetOプロモーターの下流に蛍光蛋白質GFP cDNAを逆向きに挿入したベクター。cDNAの両端にはloxP, lox2722サイトがあり、Creにより正常な向きになる）をノックインしたマウス(βactin: tetO-DIO-GFP)を、改良型ゲノム編集技術(CRISPR/Cas9)を用いて作成した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初予定した、線条体・視床下部・延髄の一部のアストロサイトの誕生する神経上皮のマーカー遺伝子を同定することができた。また、CRISPR/Cas9システムを改良し、長い外来遺伝子を約50%の高効率で標的部位にノックインする方法を確立し、目的のレポーターマウスの作製を完了した。

Strategy for Future Research Activity

培養やセルソーターを経ずに、脳をホモゲナイズするだけで特定の脳部位のアストロサイトからのみmRNAを精製するため、新規アストロサイトレポーターマウスを作成する。具体的にはβ-actin遺伝子のpolyAシグナルの下流にtetO-DIO-GFP-L10をノックインしたマウス(βactin: tetO-DIO-GFP-L10)を、改良型CRISPR/Cas9を用いて作成する。大脳皮質・線条体・小脳・延髄・視床下部のアストロサイトにCreを発現しているマウスとMlc1-tTAマウス (アストロサイト特異的にtTAを発現しているマウス)およびβactin: tetO-DIO-GFP-L10マウスを交配し、TRAP(translating ribosome affinity purification)法で、特定の脳部位のアストロサイトのリボゾームに結合しているRNAを精製する。DNAチップを用い、発現遺伝子のプロファイリングを行い、各脳部位特異的に発現している遺伝子群を同定する。

Research Products

• [Journal Article] Cloning-free CRISPR/Cas system facilitates functional cassette knockin in mice. (2015)
  • Author(s): Aida, T., Chiyo, K., Usami, T., Ishikubo, H., Imahashi, R., Wada, Y., Tanaka KF., Sakuma, T., Yamamoto, T., Tanaka, K.
  • Journal Title: Genome Biology Volume: 16 Pages: 87
  • DOI: 10.1186/s13059-015-0653-x.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Astroglial glutamate transporter deficiency increases synaptic excitability and leads to pathological repetitive behaviors in mice. (2015)
  • Author(s): Aida, T., Yoshida, J., Nomura, M., Tanimura, A., Iino, Y., Soma, M., Bai, N., Ito, Y., Cui, W., Aizawa, H., Yanagisawa, M., Nagai, T., Takata, N., Tanaka, KF., Takayanagi, R., Kano, M., Gotz, M., Hirase, H., Tanaka, K.
  • Journal Title: Neuropsychopharmacology Volume: 40 Pages: 1660
  • DOI: 10.1038/npp.2015.26.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Arundic acid attenuates retinal ganglion cell death by increasing glutamate/aspartate transporter (GLAST) expression neural cell death in a model of normal tension glaucoma. (2015)
  • Author(s): Yanagisawa, M., Aida, T., Takeda, Namekata, K., Harada, T., Shinagawa, R., Tanaka, K.
  • Journal Title: Cell Death Dis. Volume: 6 Pages: e1693
  • DOI: 10.1038/cddis.2015.45.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Positive feedback of NR2B-containing NMDA receptor activity is the initial step toward visual imprinting: a model for juvenile learning. (2015)
  • Author(s): Nakamori, T., Sato, K., Kinoshita, M., Kanamatsu, T., Sakagami, H., Tanaka, K., Ohki-Hamazaki, H.
  • Journal Title: J Neurochem Volume: 132 Pages: 110-123
  • DOI: 10.1111/jnc.12954.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Valproic acid prevents retinal degeneration in a murine model of normal tension glaucoma. (2015)
  • Author(s): Kimura, A., Guo, X., Noro, T., Harada, C., Tanaka, K., Namekata, K., Harada, T
  • Journal Title: Neurosci Lett Volume: 588 Pages: 108-113
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2014.12.054.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Glial dysfunction in the mouse habenula causes depressive-like behaviors and sleep disturbance. (2014)
  • Author(s): Cui, W., Mizukami, H., Yanagisawa, M., Aida, T., Nomura, M., Isomura, Y., Takayanagi, R., Ozawa, K., Tanaka, K., Aizawa, H.
  • Journal Title: J Neurosci Volume: 34 Pages: 16273-16285
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1465-14.2014.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] グルタミン酸トランスポーターGLASTのヒトレアバリアントは網膜神経節細胞の脆弱性にin vivoで寄与する (2014)
  • Author(s): 今橋里沙、相田知海、柳澤美智子、佐久間哲史、宇佐美貴子、石久保春美、山本卓、田中光一
  • Organizer: 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-26 – 2014-11-26
• [Presentation] 機能カセットノックインマウスのためのCRISPR/Casを用いたin vivoゲノム編集 (2014)
  • Author(s): 相田知海、張景閎、佐久間哲史、宇佐美貴子、石久保春美、今橋里沙、田中謙二、山本卓、田中光一
  • Organizer: 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-25
• [Presentation] Glial dysfunction in the mouse habenula causes depressive behaviors and sleep disturbance (2014)
  • Author(s): Wangpeng Cui, Hiroaki Mizukami, Michiko Yanagisawa, Tomomi Aida, Masatoshi Nomura, Yoshikazu Isomura, Ryoichi Takayanagi, Keiya Ozawa, Kohichi Tanaka, Hidenori Aizawa
  • Organizer: Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC（米国）
  • Year and Date: 2014-11-19 – 2014-11-19
• [Presentation] Enhancement of glutamate clearance via cortical glial glutamate transport (GLT-1) induced resiliency to stress (2014)
  • Author(s): Mouna Banasr, Ashley E Lepack, Jaime Maldonado-Aviles, Carly L Kiselycznyk, Vanja Duric, Jie Zhang, Stacey Wilber, Kohichi Tanaka, PRalph J DiLeone, Ronald S Duman, Gerard Sanacora
  • Organizer: Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC（米国）
  • Year and Date: 2014-11-19 – 2014-11-19
• [Presentation] Deficiency of glutamate transporter in astrocyte increases brain excitability and induces Tourette’s Syndrome-like excessive repetitive behaviours in mice (2014)
  • Author(s): Tomomi Aida, Junichi Yoshida, Masatoshi Nomura, Asami Tanimura, Yusuke Iino, Miho Soma, Ning Bai, Yukiko Ito, Wangpeng Cui, Hidenori Aizawa, Terumi Nagai, Norio Takata, Ryoichi Takayanagi, Masanobu Kano, Magdalena Götz, Hajime Hirase, Kohichi Tanaka
  • Organizer: Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC（米国）
  • Year and Date: 2014-11-18 – 2014-11-18
• [Presentation] Glial glutamate transporter GLT-1 determines sensitivity to the cortical spreading depression (2014)
  • Author(s): Hidenori Aizawa, Weinan Sun, Yukiko Ito, Saori Toyoda, Wangpeng Cui, Tomomi Aida, Masatoshi Nomura, Michiko Yanagisawa, Ryoichi Takayanagi, Kohichi Tanaka
  • Organizer: Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington, DC（米国）
  • Year and Date: 2014-11-16 – 2014-11-16
• [Presentation] グルタミン酸トランスポーターのうつ様行動における役割 (2014)
  • Author(s): 相澤 秀紀、崔 万鵬、水上 浩明、柳澤 美智子、相田 知海、野村 政壽、礒村 宜和、高柳 涼一 、小澤 敬也、田中 光一
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-13
• [Presentation] グルタミン酸トランスポーターの欠損は過剰な繰り返し行動を引き起こす (2014)
  • Author(s): 相田 知海、吉田 純一、野村 政壽、谷村 あさみ、飯野 祐介、相馬 美歩、Bai Ning、伊藤 亨子、Cui Wangpeng、相澤 秀紀、永井 てるみ、高田 則雄、髙栁 涼一、狩野 方伸、Magdalena Götz、平瀬 肇、田中 光一
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-13
• [Presentation] グリア型グルタミン酸トランスポーターGLT-1を前頭前野特異的に欠損したマウスは統合失調症様の行動異常を引き起こす (2014)
  • Author(s): 橋本 真理子、相澤 秀紀、相田 知海、崔 万鵬、水上 浩明、小澤 敬也、野村 政壽、高柳 涼一、田中 光一
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-13
• [Presentation] グリア型グルタミン酸トランスポータGLT-1は皮質拡延性抑制に対する感受性を制御する (2014)
  • Author(s): 豊田 早織、孫 偉楠、伊藤 亨子、崔 万鵬、相田 知海、柳澤 美智子、野村 政壽、高柳 涼一、田中 光一、相澤 秀紀
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-13
• [Presentation] 高速・高効率in vivoゲノム編集によるノックインマウス作出 (2014)
  • Author(s): 今橋 里沙、相田 知海、張 景ほう、佐久間 哲史、宇佐美 貴子、石久保 春美、Pawel Obrocki、山本 卓、田中 光一
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-12
• [Presentation] 脊髄におけるグリア型グルタミン酸トランスポーターの欠損はALS様症状を引き起こす (2014)
  • Author(s): 杉山 香織、相田 知海、野村 政壽、高柳 涼一、田中 光一
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-12
• [Presentation] NR2B/NR1依存的な神経可塑的変化が幼少期の学習効率を上げている (2014)
  • Author(s): 中森 智啓、佐藤 勝重、木下 雅恵、田中 光一、浜崎 浩子
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-11
• [Presentation] グリア型グルタミン酸トランスポーターGLT1の脳部位特異的機能解析 (2014)
  • Author(s): 杉本 潤哉、伊藤 亨子、相馬 美歩、崔 万鵬、三谷 章、野村 政壽、高柳 涼一、相澤 秀紀、田中 光一
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 簡便で高効率の遺伝子改変非ヒト哺乳動物の作製方法 (2014)
  • Inventor(s): 田中光一、相田知海、和田悠作
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人東京医科歯科大学、株式会社ファスマック
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2014-232963
  • Filing Date: 2014-11-17