2013 Fiscal Year Annual Research Report
脊髄損傷後機能代償回路の特定と新規回復促進戦略の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Generation of synapse-neurocircuit pathology |
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| Project/Area Number |
25110735
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
伊佐 正 生理学研究所, 発達生理学研究系, 教授 (20212805)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 脊髄損傷 / 脊髄固有ニューロン / 成長因子 / 機能回復 / 霊長類 |
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| Research Abstract |
３頭のマカクザルに上肢の到達-精密把持運動を訓練し、麻酔下にて頸髄C6から胸髄Th1髄節の間の前角に１ミリ間隔で高頻度逆行性レンチウィルスにテトラサイクリン反応性配列TREと緑色蛍光タンパクGFPと破傷風毒素(eTeNT)を搭載したもの(HiRet-TRE-eGFP.eTeNT)を注入、そして１週間後に頸髄C2-C5にかけての中間帯に高感度Tet-ON配列rtTAV16を搭載したアデノ随伴ウィルスベクター(AAV2-CMV-rtTAV16)を注入した。これにより、頸髄C2-C5髄節に細胞体があり、軸索を下部頸髄の運動神経核に投射する脊髄固有ニューロン(PN)が、ドキシサイクリン(Dox)投与中に伝達を遮断されることになる。このようにして、１頭のサルではPNを遮断しながらC5で皮質脊髄路を遮断したところ、通常であれば１－２か月以内に精密把持の回復がみられるところが、４か月経過しても回復は不全だった。一方で、２頭については、C5での皮質脊髄路を切断し、訓練によって精密把持がほぼ回復したところでDoxを投与してPNを遮断したところ、精密恥運動に部分的障害が観察された。これらの結果から、C5での皮質脊髄路の損傷後の機能回復にPNが必要であることが明らかになった。
また、内包出欠モデルのラットの上肢運動の回復過程に、皮質ー赤核路が重要な役割を果たしているらしいことが明らかになってきたので、この経路を上述のウィルスベクター２重感染系を用いて遮断されたところ、回復していた上肢運動が再度傷害された。このような結果から上肢機能の回復に皮質ー赤核路が関与することが証明された。
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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
マカクザルを用いて、皮質脊髄路損傷後の機能回復過程に脊髄固有ニューロンが関与していることを証明できた。また、ラットで内包出血モデルでの機能回復過程に皮質ー赤核路が重要な役割を果たしていることが明らかになった。今後、これら重要な中継ニューロンに成長因子を発現させる実験が平成２６年度大きく発展すると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずはラットのモデルを用いて機能回復にかかわる経路に上記のウィルスベクター２重感染系を用いて成長因子を発現させ、機能回復が促進されるかを観察する。うまくいけば、次にマカクザルを用いて同様な実験を行い、機能代償機構を検証する。
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[Journal Article] Reorganization of sensory pathways after neonatal hemidecortication in rats.2014
Author(s)
Wanakhachornkrai, O., Umeda, T., Isa, K., Tantisira, M., Tantisira, B. and Isa, T.
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Journal Title
Neuroscience Research
Volume: 79
Pages: 94-98
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Expression of secreted phosphoprotein 1 in the motor cortex among primate species and during postnatal development and functional recovery2013
Author(s)
Yamamoto T, Oishi T, Higo N, Murayama S, Sato A, Takashima I, Sugiyama Y, Nishimura Y, Murata Y, Yoshino-Saito K, Isa T, Kojima T
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Journal Title
PLos One
Volume: 8
Pages: e65701
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] DNA methylation and methyl-binding proteins control differential gene expression in distinct cortical areas of macaque monkey.2013
Author(s)
Hata, K., Mizukami, H., Sadakane, O., Watakabe, A., Kinoshita, M., Isa, T., Ozawa, K. & Yamamori, T
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Journal Title
Journal of Neuroscience
Volume: 33
Pages: 19704-19714
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Prediction of hand trajectory from electrocorticography signals in primary motor cortex.2013
Author(s)
Chen, D., Shin, D., Watanabe, H., Nakanishi, Y., Kambara, H., Yoshimura, N., Nambu, A., Isa, T., Nishimura, Y. and Koike, Y.
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Journal Title
PLos One
Volume: 8
Pages: e83534
DOI
Peer Reviewed
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