神経系再生における軸索ガイダンス分子ＣＲＭＰの機能解明

• Project/Area Number: 13J05321
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 長井 淳 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 神経再生 / 神経成長因子 / コンドロイチン硫酸プロテオグリカン / 微小管 / CRMP / 脊髄損傷 / 軸索ガイダンス分子 / 遺伝子改変マウス / 軸索再生 / 細胞死 / 炎症反応 / 瘢痕組織形成 / 再生医療

Outline of Annual Research Achievements

CRMP2は非リン酸化状態で微小管の重合を促し、神経伸長を助けるタンパク質であるが、リン酸化を受けると、微小管との結合能が低下し、神経伸長抑制に繋がることが知られている。まず我々は、損傷した脊髄においてCRMP2リン酸化が上昇していることを確認した。CRMP2のリン酸化を遺伝学的に喪失させたCRMP2KIマウスでは脊髄損傷後1-4週間において、運動・感覚機能の回復が認められた。脊髄の凍結切片を用いた免疫染色により、CRMP2KIマウスの損傷脊髄においては、軸索再生が促進されていること、軸索内の微小管が安定化されていることが見出だされた。次に、CRMP2KIマウス由来の後根神経節細胞（DRG）を用いて培養系実験を行った。コンドロイチン硫酸プロテオグリカン（CSPG）をコートしたdish上に野性型マウス由来DRGを培養すると、神経突起の退縮が観察された。これに対し、CRMP2KI DRG神経細胞はCSPGコートdish上でも神経突起の長さは野性型に比べ有意に長かった。これはCRMP2リン酸化阻害がCSPGの軸索進展阻害作用を弱めることを示唆する。さらに、神経栄養因子であるbrain-derived neurotrophic factor（BDNF）を培養した野性型・CRMP2KI DRG神経細胞に投与したところ、CRMP2KI DRG神経細胞が有意に高いBDNF反応性を示した。CRMP2KI培養DRG神経細胞の軸索末端では、BDNFの受容体であるTrkBが多く発現し、成長因子に対する反応性を上昇させていることが確認された。CRMP2リン酸化阻害は阻害因子を抑制し、成長因子の反応性を上げることが出来るユニークな方法であるということが示された。CRMPは精髄損傷の治療標的になりうるということを示唆し、神経再生医療の開発に貢献することが期待される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Inhibition of CRMP2 phosphorylation repairs CNS by regulating neurotrophic and inhibitory responses. (2016)
  • Author(s): Nagai, J., Owada, K., Kitamura, Y., Goshima, Y., Ohshima, T.
  • Journal Title: Exp Neurol Volume: 277 Pages: 283-95
  • DOI: 10.1016/j.expneurol.2016.01.015
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Deletion of Crmp4 attenuates CSPG-induced inhibition of axonal growth and induces nociceptive recovery after spinal cord injury. (2016)
  • Author(s): Nagai J, Takaya R, Piao W, Goshima Y, Ohshima T.
  • Journal Title: Mol Cell Neurosci. Volume: 74 Pages: 42-48
  • DOI: 10.1016/j.mcn.2016.03.006
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crmp4 deletion promotes recovery from spinal cord injury by neuroprotection and limited scar formation. (2015)
  • Author(s): Nagai, J., Kitamura, Y., Owada, K., Yamashita, N., Takei, K., Goshima, Y., Ohshima, T.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 5 Issue: 1 Pages: 8269-8269
  • DOI: 10.1038/srep08269
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] CRMP2 dephosphorylation induces locomotor and sensory recovery after spinal cord injury. (2015)
  • Author(s): Jun Nagai, Kazuki Owada, Yoshiteru Kitamura, Yoshio Goshima, Toshio Ohshima.
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Dephosphorylation of CRMP2 enhances recovery after spinal cord injury. (2015)
  • Author(s): Jun Nagai, Kazuki Owada, Yoshiteru Kitamura, Yoshio Goshima, Toshio Ohshima.
  • Organizer: SfN Annual Meeting “Neuroscience 2015”
  • Place of Presentation: McCormick Place in Chicago.
  • Year and Date: 2015-10-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dephosphorylation of CRMP2 enhanced recovery after spinal cord injury. (2015)
  • Author(s): Jun Nagai, Yoshiteru Kitamura, Kazuki Owada, Yoshio Goshima, Toshio Ohshima.
  • Organizer: The 58th Annual Meeting of The Japanese Society for Neurochemistry
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] Genetic modifications of Crmp enhance axonal regrowth after spinal cord injury by reducing cytoskeletal destabilization and inflammatory responses. (2014)
  • Author(s): Jun Nagai, Yoshiteru Kitamura, Kazuki Owada, Yoshio Goshima, Toshio Ohshima.
  • Organizer: The 37th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan.
  • Place of Presentation: 横浜、日本
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Genetic modifications of Crmp enhance axonal regrowth after spinal cord injury by reducing cytoskeletal destabilization and inflammatory responses. (2014)
  • Author(s): Jun Nagai, Yoshiteru Kitamura, Kazuki Owada, Yoshio Goshima, Toshio Ohshima.
  • Organizer: SfN Annual Meeting “Neuroscience 2014”.
  • Place of Presentation: ワシントンD.C., アメリカ合衆国
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] 中枢神経系損傷後の再生における軸索ガイダンス分子CRMPの機能解明 (2014)
  • Author(s): Jun Nagai.
  • Organizer: Associates of Young Researchers of Physiology Forum.
  • Place of Presentation: 東京、日本
  • Year and Date: 2014-07-26
• [Presentation] The role of CRMP in axonal regrowth after spinal cord injury (2013)
  • Author(s): Jun Nagai, Yoshiteru Kitamura, Naoya Yamashita, Kohtaro Takei, Yoshio Goshima, Toshio Ohshima
  • Organizer: Neuroscience 2013
  • Place of Presentation: San Diego Convnetion Center, CA, USA
  • Year and Date: 2013-11-11