2017 Fiscal Year Annual Research Report
脳障害後の神経回路再編促進モデルによる回路シフトの解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Mechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation |
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| Project/Area Number |
17H05556
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
上野 将紀 新潟大学, 脳研究所, 特任教授 (40435631)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 脳障害 / 皮質脊髄路 / 再編 / 軸索伸長 / 神経回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
成体の脳において神経軸索の伸長や再生が起こりにくい２大要因として、①軸索の周囲環境に存在する軸索伸長阻害因子（外的要因）、②軸索伸長をうながす神経細胞内シグナルの枯渇（内的要因）、の存在が知られている。本研究では、こうした内的および外的要因を取り払える遺伝子改変マウスを用いて、障害後の運動回路の再編や機能の回復を促すことができるかどうかを解明することを目的とする。運動回路として、大脳皮質と脊髄をつなぎ自発・巧緻運動に重要とされる皮質脊髄路を対象とする。本年度はまず、内的および外的要因をになう遺伝子を標的とする遺伝子改変マウス（単独、ダブル、トリプルfloxマウス）の交配を開始し、実験群の準備を行った。各遺伝子が適切にノックアウトされるかを確認するため、各floxマウスの大脳皮質にCreを発現するAdeno-associated virusを注入した。その結果、各遺伝子の発現がなくなることを、免疫染色やin situ hybridizationを用いて確認できた。次に、これらのマウスの新生仔脳から採取した神経細胞を培養し、軸索伸長の効果を調べた。各種の軸索伸長阻害因子の存在下で培養したところ、野生型の神経細胞に比べ、軸索の伸長が高まることが認められた。これらの遺伝子改変マウスにおいて、脳障害後の皮質脊髄路の再編過程が強まるかを明らかにするため、まずは、障害前の脳内での皮質脊髄路の軸索投射様式の全貌を明らかにした。また、運動機能の評価系として、前肢による餌取り運動をキネマティック解析できる系を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度はまず、遺伝子改変マウスの準備と、これらのマウス神経細胞の軸索伸長への効果を確かめることができた。また、神経回路の再編や運動機能を評価する実験系の確立を行うことができた。したがって、本実験への準備が着実に進展していると言える。一方で、実験に使用するダブルノックアウト、トリプルノックアウトマウスの準備が、交配のため時間がかかり、遺伝子改変マウスを用いた実験を大規模には開始できていない。そのためやや遅れているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に明らかにした脳障害前の皮質脊髄路の軸索の投射様式が、障害後にどのように変化し再編するかを明らかにする。さらに外的・内的要因をになう遺伝子のコンディショナルノックアウトにより、これらの回路再編をになう軸索の投射量が亢進するかどうかを調べる。次に、脳障害により失われた巧緻運動の機能の回復がうながされるかを調べる。これらの解析から、外的・内的要因を取り払った場合に、運動回路の再編や機能回復が促進できるかを明らかにする。
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