精緻な神経回路を作る、個々のニューロン識別機構

• 研究課題/領域番号: 15K06696
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 金子 涼輔 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (40390695)
• 研究協力者: Chris De Zeeuw エラスムス医療センター, 教授 ; Nael Nadif Kasri ラドバウド大学, 准教授
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 神経回路 / 小脳 / 遺伝子改変マウス / プロトカドヘリン / ノックインマウス / 神経回路形成 / GABA / 局所回路 / 神経ネットワーク

研究成果の概要

本研究ではマウス小脳をモデル実験系として用いて、仮説「同じクラスター型プロトカドヘリン（Pcdh）を発現するニューロン同士で神経回路を作る」の検証を行った。その結果、小脳構築および運動学習機能の発達に関わる分子メカニズムの一端を明らかにした。特に、運動学習に必須となる小脳の構築において、ニューロンの数、密度、配置へのPcdhの重要性が判明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、精神疾患などの脳機能異常状態の多くでPcdhの発現量やエピゲノム状態の異常が観察されている。しかしながら、これら異常が精神疾患などの原因なのか結果なのかは不明であった。本研究により、Pcdhは少なくとも小脳の構築異常や機能異常の原因となりうることが判明した。これまで小脳は運動の制御に関わると言われてきたが、最近は社会性や動機付けなどの高次精神機能への関与が明らかとなってきた。したがって、Pcdhがこれら高次精神機能の制御に関わる可能性も示唆される。

研究成果

• [国際共同研究] エラスムス医療センター/ラドバウド大学(オランダ)
• [国際共同研究] エラスムス医療センター/ラドバウド大学(オランダ)
• [国際共同研究] エラスムス医療センター/ラドバウド大学(オランダ)
• [国際共同研究] エラスムス医療センター/ラドバウド大学(オランダ)
• [雑誌論文] Analysis of the neuronal network of the medullary respiratory center in transgenic rats expressing archaerhodopsin-3 in Phox2b-expressing cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeda K, Kaneko R, Yanagawa Y, Ogawa M, Kobayashi K, Arata S, Kawakami K, Onimaru H.
  • 雑誌名: Brain Res Bull. 巻: 144 ページ: 39-45
  • DOI: 10.1016/j.brainresbull.2018.11.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Freezing sperm in short straws reduces storage space and allows transport in dry ice (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaneko R, Kakinuma T, Sato S, Jinno-Oue A.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 64 号: 6 ページ: 541-545
  • DOI: 10.1262/jrd.2018-100
  • NAID: 130007530500
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Targeted expression of step-function opsins in transgenic rats for optogenetic studies (2018)
  • 著者名/発表者名: Igarashi Hiroyuki、Ikeda Keiko、Onimaru Hiroshi、Kaneko Ryosuke、Koizumi Kyo、Beppu Kaoru、Nishizawa Kayo、Takahashi Yukari、Kato Fusao、Matsui Ko、Kobayashi Kazuto、Yanagawa Yuchio、Muramatsu Shin-Ichi、Ishizuka Toru、Yawo Hiromu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 5435-5435
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23810-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Maternal prolactin during late pregnancy is important in generating nurturing behavior in the offspring (2017)
  • 著者名/発表者名: Sairenji Taku James、Ikezawa Jun、Kaneko Ryosuke、Masuda Shinnosuke、Uchida Kaoru、Takanashi Yurie、Masuda Hiroko、Sairenji Tomoko、Amano Izuki、Takatsuru Yusuke、Sayama Kazutoshi、Haglund Kaisa、Dikic Ivan、Koibuchi Noriyuki、Shimokawa Noriaki
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 114 号: 49 ページ: 13042-13047
  • DOI: 10.1073/pnas.1621196114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inhibitory neuron-specific Cre-dependent red fluorescent labeling using VGAT BAC-based transgenic mouse lines with identified transgene integration sites (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Ryosuke、Takatsuru Yusuke、Morita Ayako、Amano Izuki、Haijima Asahi、Imayoshi Itaru、Tamamaki Nobuaki、Koibuchi Noriyuki、Watanabe Masahiko、Yanagawa Yuchio
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 526 号: 3 ページ: 373-396
  • DOI: 10.1002/cne.24343
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glycine release from astrocytes via functional reversal of GlyT1. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki K, Hosoi N, Kaneko R, Ishizaki Y, Yamada K
  • 雑誌名: J. Neurochem. 巻: 140 号: 3 ページ: 395-403
  • DOI: 10.1111/jnc.13741
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distinct and Cooperative Functions for the Protocadherin-alfa, -beta and -ganma Clusters in Neuronal Survival and Axon Targeting. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa S, Kumagai M, Hagiwara M, Nishimaru H, Hirano K, Kaneko R, Okayama A, Hirayama T, Sanbo M, Hirabayashi M, Watanabe M, Hirabayashi T, Yagi T
  • 雑誌名: Front Mol Neurosci, 巻: 9 ページ: 155-155
  • DOI: 10.3389/fnmol.2016.00155
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of high reciprocal connectivity between clonal cortical neurons is regulated by the Dnmt3b DNA methyltransferase and clustered protocadherins. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tarusawa E, Sanbo M, Okayama A, Miyashita T, Kitsukawa T, Hirayama T, Hirabayashi T, Hasegawa S, Kaneko R, Toyoda S, Kobayashi T, Kato-Itoh M, Nakauchi H, Hirabayashi M, Yagi T, Yoshimura Y.
  • 雑誌名: BMC Biol. 巻: 14 ページ: 103-103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Unique pH dynamics in GABAergic synaptic vesicles illuminates the mechanism and kinetics of GABA loading. (2016)
  • 著者名/発表者名: Egashira Y, Takase M, Watanabe S, Ishida J, Fukamizu A, Kaneko R, Yanagawa Y, Takamori S.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 113 号: 38 ページ: 10702-10707
  • DOI: 10.1073/pnas.1604527113
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Novel Reporter Rat Strain That Conditionally Expresses the Bright Red Fluorescent Protein tdTomato. (2016)
  • 著者名/発表者名: Igarashi H, Koizumi K, Kaneko R, Ikeda K, Egawa R, Yanagawa Y, Muramatsu S, Onimaru H, Ishizuka T, Yawo H.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 11 号: 5 ページ: e0155687-e0155687
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0155687
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transgenic rat model of childhood-onset dermatitis by overexpressing telomerase reverse transcriptase (TERT) (2016)
  • 著者名/発表者名: Kaneko R, Sato A, Hamada S, Yagi T, Ohsawa I, Ohtsuki M, Kobayashi E, Hirabayashi M, and Murakami T
  • 雑誌名: Transgenic Research 巻: 17 Feb 号: 4 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1007/s11248-016-9939-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation of human subcutaneous adipocyte differentiation by EID1. (2016)
  • 著者名/発表者名: Vargas D, Shimokawa N, Kaneko R, Rosales W, Parra A, Castellanos Á, Koibuchi N, Lizcano F.
  • 雑誌名: J Mol Endocrinol. 巻: 56 号: 2 ページ: 113-122
  • DOI: 10.1530/jme-15-0148
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Glutamate Decarboxylase 67 Deficiency in a Subset of GABAergic Neurons Induces Schizophrenia-Related Phenotypes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujihara K, Miwa H, Kakizaki T, Kaneko R, Mikuni M, Tanahira C, Tamamaki N, Yanagawa Y
  • 雑誌名: Neuropsychopharmacology. 巻: 40 号: 10 ページ: 2475-2486
  • DOI: 10.1038/npp.2015.117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic mapping in mice reveals the involvement of Pcdh9 in long-term social and object recognition, and sensorimotor development. (2015)
  • 著者名/発表者名: Bruining H., Matsui A., Oguro-Ando A., Kahn R.S., van `t Spijker H.M., Akkermans G., Stiedl O., van Engeland H., Koopmans B., van Lith H.A., Oppelaar H., Tieland L., Nonkes L.J., Yagi T., Kaneko R., Burbach J.P.H., Yamamoto N., and Kas M.J.
  • 雑誌名: Biological Phychiatry 巻: S0006-3223 号: 7 ページ: 00087-6
  • DOI: 10.1016/j.biopsych.2015.01.017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ニューロンIDの可視化：クラスター型プロトカドヘリンの発現解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Kaneko, Manabu Abe, Yusuke Takatsuru, Yukiko U. Inoue, Masahiko Watanabe, Kenji Sakimura, Yuchio Yanagawa, Takeshi Yagi
  • 学会等名: 第41回日本神経科会大会
• [学会発表] How to modulate individuality: Involvement of expressional dynamism of Pcdh (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Kaneko
  • 学会等名: 「個性」創発脳 第１回国際シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] ニューロンIDの可視化 ～クラスター型プロトカドヘリンの発現解析～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 金子涼輔、阿部 学、高鶴裕介、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木 健
  • 学会等名: Conbio2017
• [学会発表] ニューロンIDの可視化 ～クラスター型プロトカドヘリンの発現解析～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 金子涼輔、阿部 学、高鶴裕介、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木 健
  • 学会等名: 第40回日本神経科会大会
• [学会発表] ニューロンIDの可視化：クラスター型プロトカドヘリンの発現解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金子涼輔、阿部 学、高鶴裕介、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木 健
  • 学会等名: 第39回日本神経科会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-07-20
• [学会発表] ニューロンIDの可視化 ～クラスター型プロトカドヘリンの発現解析～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 金子涼輔、阿部 学、高鶴裕介、Chris De Zeeuw、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木 健
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Pcdh-βが決めるニューロンIDの可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金子涼輔、阿部 学、渡辺雅彦、崎村建司、柳川右千夫、八木 健
  • 学会等名: 第58回日本神経化学会大会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 抑制性ニューロン赤色標識マウス (2015)
  • 著者名/発表者名: 金子涼輔、高鶴裕介、柳川右千夫
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-07-28
• [備考] 群馬大学大学院医学系研究科附属生物資源センター
  • URL: http://doujitsu.dept.med.gunma-u.ac.jp/cms/?page_id=16
• [備考] 群馬大学大学院医学系研究科附属生物資源センター 研究活動
  • URL: http://doujitsu.dept.med.gunma-u.ac.jp/cms/?page_id=16