2015 Fiscal Year Annual Research Report
グリア光操作による虚血性脳障害回避法の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Glial assembly: a new regulatory machinery of brain function and disorders |
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| Project/Area Number |
26117501
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
松井 広 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20435530)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 脳・神経 / 脳神経疾患 / 生理学 / 虚血 / グリア細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳への酸素と栄養の供給が滞る脳虚血時においては、細胞内アシドーシスや、グルタミン酸過剰放出による興奮性神経毒性が生じ、細胞死を誘導する代謝経路が活性化される。細胞死へと至るシグナル・カスケードの発端となるグルタミン酸の放出を止める手立ては考えられておらず、そもそもどの細胞が主要な放出源であるのかすら特定されていなかった。本研究では、脳虚血時にグルタミン酸が放出されるメカニズムを明らかにし、細胞内イオン濃度を光操作することで放出そのものを止め、虚血性脳障害を回避させる方法を編み出すことを目指した。本研究では、グリア細胞のうち、アストロサイトに光感受性分子ChR2を発現させた遺伝子改変動物を作製し、アストロサイトを光刺激することでこの細胞を特異的に酸性化させると、それだけが引き金となって、DIDS感受性陰イオンチャンネルが開き、グルタミン酸が放出されることを示した。また、脳虚血にともない、過剰なグルタミン酸が放出され、興奮性神経毒性により、脳細胞死が生じることが知られているが、アストロサイトに光感受性の水素イオンポンプArchTを発現させ、アストロサイト細胞内を光刺激によりアルカリ化すると、過剰なグルタミン酸放出が止まり、虚血性脳障害を防ぐことができることが示された。今後、虚血性脳障害を回避するには、アストロサイトの酸性化を止めるか、アストロサイトに発現するグルタミン酸透過性の陰イオンチャネルを止めるかのどちらかが重要な治療ターゲットとなりうると考えられる。また、アストロサイトの酸性化をコントロールするにあたっては、アストロサイト内の細胞局所において、どの程度のpH変化が認められるかを実測することが必要となる。そこで、pH感受性のある蛍光タンパク質を、アストロサイト特異的に発現する遺伝子改変マウスの作製を行い、現在、高精度な細胞内pH計測に挑戦している。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Unveiling astrocytic control of cerebral blood flow with optogenetics.2015
Author(s)
Masamoto K, Unekawa M, Watanabe T, Toriumi H, Takuwa H, Kawaguchi H, Kanno I, Matsui K, Tanaka KF, Tomita Y, Suzuki N
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 5
Pages: 11455
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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