2020 Fiscal Year Annual Research Report
AI capture of super recovery from spinal cord injury: toward comprehension of adaptive neural circuit by regulation of extracelluer matrix and synapse connection.
Publicly Offered Research
| Project Area | Hyper-adaptability for overcoming body-brain dysfunction: Integrated empirical and system theoretical approaches |
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| Project/Area Number |
20H05483
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| Research Institution | Aichi Medical University |
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Principal Investigator |
武内 恒成 愛知医科大学, 医学部, 教授 (90206946)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 神経回路 / 再生医療 / 回路再編 / 脊髄損傷 / シナプスコネクター / 再生環境整備 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経回路損傷後の超適応の解明のため、既存の既存の脊髄損傷モデルマウス・ラットによる生理回復と機能改善をはるかに凌駕する機能回復系の構築を試みて、シナプスコネクトと再生阻害環境制御という２つのコンセプトの融合を図っている。さらに、運動機能回復の過程においてリハビリテーション効果を加えることで、神経損傷からの超適応機能の詳細を生理機能回復の詳細からも解析することを目的とする。そのためのAIによる運動機能回復をトレースするシステム構築を目指している。中間評価時点までに、シナプスコネクターによる神経回路回復への人為的介入という新しい手法で、脊髄損傷回復においてこれまで困難とされていた亜急性期での生理機能回復の可能性を示すことが出来た。さらに損傷後の再生阻害因子であるコンドロイチン硫酸（CS）発現を抑える核酸医薬候補のスクリーニングを進め、効果のあるアンチセンスオリゴ（ASO）を選定できた。CS発現を抑えるKOマウスと前段のシナプスコネクター併用ではなく、ともに薬剤を用いての超回復を新たに推進できる。現在これらを組合わせての回復モデルを作成するとともに、動物行動解析のためのDeepLabCutなどを駆使したAI運動解析を進展させている。
（本研究領域によって得られた成果）
シナプスコネクターによる損傷後回復が想定を超えた機能改善に繋がることと、我々の想定を超えた亜急性期にも効果があることを、国際共同研究としてScience誌に報告した。損傷後の初期に再生環境制御を、さらにその後の亜急性期にシナプスコネクトを作用させるという実際のヒト治療可能性を含めての超回復モデルが可能となったことは大きい。これらを踏まえて、当該新学術領域B02班との共同研究として損傷後慢性期でのAI利用による運動歩行解析が導入し、他A05-04班、A05-14班との基盤技術の新しい共同を組むことが出来た。
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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
中間評価時点までに、シナプスコネクターによって人為的に興奮性シナプス・神経回路接続を可能とする全く新しい手法で、脊髄損傷回復においてこれまで困難とされていた亜急性期での生理機能回復の可能性を示すことが出来たことは大きな進歩である。さらに慢性期での治療可能性を示唆する進捗を当初計画を込めて提示することが出来た。さらに損傷後の再生阻害因子であるコンドロイチン硫酸（CS）発現を抑える核酸医薬候補のスクリーニングを進め、効果のあるアンチセンスオリゴ（ASO）を選定できた。ともに薬剤を用いての超回復を狙えるようになり、さらには、慢性期・亜急性期での超適応をAIトレースで解析するという段階まで到達できたことは大きい。
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| Strategy for Future Research Activity |
シナプスコネクターによっては亜急性期から慢性期にかけての脊髄損傷後治療での生理的機能回復をAIを駆使することによって解析を推進する。 さらにコンドロイチン硫酸発現抑制ASOによる損傷初期における再生環境整備での回復過程を追跡する。とくに損傷後後期、つまり亜急性期から慢性期での機能回復においてはAIによる運動機能解析は大きな意味を持つためそこに注力する。さらに亜急性期以降の回復を検討できる段階になることで、リハビリテーションによる超回復・超適応の解析を推進する。ここでもAIによる機能回復の詳細の追跡を、当該新学術領域研究班内での共同研究（上記概要に記載）を強く推し進めることによって解析を加速化することを計画する。
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Research Products
(13 results)
