脳障害による神経回路の再編メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 17H04985
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経解剖学・神経病理学
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 上野 将紀 新潟大学, 脳研究所, 教授 (40435631)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円); 2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2017年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
• キーワード: 皮質脊髄路 / 脳梗塞 / 神経回路 / 可塑性 / 再編 / 神経科学 / 脳神経疾患 / 脳障害

研究成果の概要

外傷や血管障害など中枢神経の障害では、障害から逃れ残存した神経回路が可塑的に再編し、機能を変容させうることがわかってきたが、その実体の理解が進んでいない。本研究では、随意運動を担う皮質脊髄路を対象に、健常時と障害時における回路構造と形成機序、機能を探索し、障害後に起こる回路の再編機序を明らかにすることを目的とした。まず健常時には、皮質脊髄路が多様な内在回路から成り立ち機能することを見出した。さらに脳脊髄の障害時には、残存した皮質脊髄路の軸索が再編する様式と、軸索伸長を促進する標的分子や方法論を見出した。以上から、中枢神経障害後の神経回路の再編機序とそれらを促進する方法論を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳や脊髄が障害されると、神経回路が破綻し、機能の障害を引き起こす。脳が回路を新たに形成する能力はきわめて限定的であり、機能を回復する根本的な治療法は未だ確立されていない。近年の研究から、障害後に残存した回路の可塑的・代償的な変化が、失われた機能を変容させうることがわかってきており、回路再編の制御が機能回復へ向けた治療の標的となることが期待されている。本研究では、中枢神経障害後の回路の再編機序と再編を促進する方法論の一端を明らかにした。この成果は、脳障害後に神経回路の再編を促し機能回復をもたらす原理の理解や治療戦略の確立に貢献すると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Burke Neurological Institute(米国)
• [国際共同研究] Burke Neurological Institute(米国)
• [国際共同研究] シンシナティ小児病院(米国)
• [国際共同研究] シンシナティ大学(米国)
• [国際共同研究] ソーク研究所(米国)
• [国際共同研究] シンシナティ小児病院/シンシナティ大学/ソーク研究所(米国)
• [雑誌論文] Neuro-immune circuitry to restore in the brain and spinal cord injuries (2021)
  • 著者名/発表者名: Ueno M
  • 雑誌名: Int Immunol 巻: in press 号: 6 ページ: 311-325
  • DOI: 10.1093/intimm/dxab017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Olig2-Induced Semaphorin Expression Drives Corticospinal Axon Retraction After Spinal Cord Injury (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueno Masaki、Nakamura Yuka、Nakagawa Hiroshi、Niehaus Jesse K、Maezawa Mari、Gu Zirong、Kumanogoh Atsushi、Takebayashi Hirohide、Lu Qing Richard、Takada Masahiko、Yoshida Yutaka
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 30 号: 11 ページ: 5702-5716
  • DOI: 10.1093/cercor/bhaa142
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Netrin-G1 regulates microglial accumulation along axons and supports the survival of layer V neurons in the postnatal mouse brain. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y., Nakanishi, T., Ueno, M., Itohara, S., and Yamashita, T.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 31 号: 4 ページ: 107580-107580
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.107580
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibition of HDAC increases BDNF expression and promotes neuronal rewiring and functional recovery after brain injury (2020)
  • 著者名/発表者名: Sada Naoki、Fujita Yuki、Mizuta Nanano、Ueno Masaki、Furukawa Takahisa、Yamashita Toshihide
  • 雑誌名: Cell Death & Disease 巻: 11 号: 8 ページ: 655-655
  • DOI: 10.1038/s41419-020-02897-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Combinational Approach of Genetic SHP-1 Suppression and Voluntary Exercise Promotes Corticospinal Tract Sprouting and Motor Recovery Following Brain Injury (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Takashi、Ito Tetsufumi、Sumizono Megumi、Ono Munenori、Kato Nobuo、Honma Satoru、Ueno Masaki
  • 雑誌名: Neurorehabilitation and Neural Repair 巻: 34 号: 6 ページ: 558-570
  • DOI: 10.1177/1545968320921827
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 中枢神経障害による神経回路の再編と機能回復 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 雑誌名: 新潟医学会雑誌 巻: 134 ページ: 7-12
  • NAID: 120006940016
• [雑誌論文] 随意運動をになう神経回路の再建 -基礎研究の現状と課題- (2020)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 雑誌名: 新潟県医師会報 巻: 842 ページ: 2-7
• [雑誌論文] 動きを生み出す脳の仕組みと謎 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 雑誌名: 脳研コラム 巻: なし
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Skilled movements in mice require inhibition of corticospinal axon collateral formation in the spinal cord by semaphorin signaling. (2019)
  • 著者名/発表者名: Gu Z, Ueno M, Klinefelter K, Mamidi M, Yagi T, Yoshida Y.
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 39 号: 45 ページ: 8885-8899
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2832-18.2019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dual functions of microglia in the formation and refinement of neural circuits during development (2019)
  • 著者名/発表者名: Konishi H, Kiyama H, Ueno M
  • 雑誌名: Int J Developmental Neuroscience 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 18-25
  • DOI: 10.1016/j.ijdevneu.2018.09.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 脊髄損傷と自律神経-臓器-免疫連関 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 36 ページ: 2122-2128
• [雑誌論文] Corticospinal circuits from the sensory and motor cortices differentially regulate skilled movements through distinct spinal interneurons. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueno M, Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone SA, Goulding M, Baccei ML, Yoshida Y.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 23 号: 5 ページ: 1286-1300
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.03.137
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MARCKSL1 regulates spine formation in the amygdala and controls the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and anxiety-like behaviors. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Shimizu S, Ueno M, Fujihara Y, Ikawa M, Miyata S.
  • 雑誌名: EBioMedicine 巻: 30 ページ: 62-73
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2018.03.018
  • NAID: 120006957428
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 脳・脊髄の障害による神経-免疫制御システムの破綻 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 36 ページ: 370-376
• [雑誌論文] 特集 ミクログリアと精神･神経疾患 ミクログリアと脳発達 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 巻: 69 号: 9 ページ: 985-997
  • DOI: 10.11477/mf.1416200858
  • ISSN: 1344-8129, 1881-6096
  • 年月日: 2017-09-01
• [雑誌論文] 障害による神経回路の再編と機能の回復 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 雑誌名: 領域融合レビュー 巻: 6 ページ: e003
  • DOI: 10.7875/leading.author.6.e003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Rewiring of neural circuits in CNS injuries. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueno M
  • 学会等名: Virtual DANDRITE lecture
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dysfunction of autonomic circuits and immune system in spinal cord injury. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueno M
  • 学会等名: FENS 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neuroprotective function of microglia in the postnatal brain. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujita Y, Ueno M, Yamashita T
  • 学会等名: FENS 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 神経回路の再建と機能回復 (2020)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 第８回神経と免疫を語る会
  • 招待講演
• [学会発表] Comparison of corticospinal circuit between healthy and damaged brain. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Nakamura Y, Yoshida Y, Ueno M
  • 学会等名: 生理研・脳研・霊長研合同シンポジウム
• [学会発表] 中枢神経障害後の運動回路再建の試み (2019)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] 自発的な身体運動は脳損傷後の機能回復を効果的に促進させる (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中 貴士、上野将紀、本間 智
  • 学会等名: 第24回日本基礎理学療法学会
• [学会発表] 巧緻運動を司る皮質脊髄路の接続-機能と再編 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀、中村由香、佐藤時春、吉田富
  • 学会等名: 第24回日本基礎理学療法学会
• [学会発表] 外的・内的要因を標的にした脊髄損傷後の皮質脊髄路の再生効果の検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村由香、上野将紀、吉田富
  • 学会等名: 第24回日本基礎理学療法学会
• [学会発表] 中枢神経障害による神経回路の再編と機能回復 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 第742回新潟医学会
  • 招待講演
• [学会発表] 脊髄損傷におけるSemaphorinによる軸索再生の阻害 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村由香、上野将紀、中川浩、Jesse Niehaus、竹林浩秀、Qing R. Lu、高田昌彦、吉田富
  • 学会等名: 第20回ORIGIN神経科学研究会
• [学会発表] 中枢神経障害後の運動回路再建の試み (2019)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: リエゾンラボ炎症シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Targeting extrinsic and intrinsic barriers to axon regeneration after spinal cord injury. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Ueno M, Niehaus J, Zheng Y, Yoshida Y
  • 学会等名: Neuro2019
• [学会発表] Neuroprotective function of microglia in the developmental brain. (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujita Y, Ueno M, Nakanishi T, Yamashita T
  • 学会等名: Neuro2019
• [学会発表] 巧緻運動をになう皮質脊髄路の構成と再編 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤時春、中村由香、吉田富、上野将紀
  • 学会等名: 第60回新潟生化学懇話会
• [学会発表] 脊髄損傷後の転写因子によるSemaphorinの発現制御と軸索再生阻害 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村由香、上野将紀、中川浩、Jesse Niehaus、竹林浩秀、Qing R. Lu、高田昌彦、吉田富
  • 学会等名: 第60回新潟生化学懇話会
• [学会発表] Functional dissection of corticospinal circuit for skilled motor behavior. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ueno M, Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone S, Goulding M, Baccei M, Yoshida Y.
  • 学会等名: 第９回 脳研究所国際シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] 脳卒中による運動回路の再編と機能の描出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 第44回日本脳卒中学会
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic and functional dissection of corticospinal circuit for skilled motor behavior. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueno M, Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone S, Goulding M, Baccei M, Yoshida Y.
  • 学会等名: Neuroscience 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 脊髄の障害による神経-免疫連関の破綻 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 第１回生体システム連関研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 巧みな動作を生み出す皮質脊髄路の多様な接続様式の形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 第91回日本生化学会
  • 招待講演
• [学会発表] 脊髄の障害による神経回路の再編と免疫抑制 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 第83 回日本インターフェロン・サイトカイン学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 巧緻運動を制御する皮質脊髄路の構成と動作原理．Genetic and functional dissection of corticospinal circuit for skilled motor behavior. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueno M, Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone S, Goulding M, Baccei M, Yoshida Y.
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] 脳発生における神経保護作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujita Y, Ueno M, Nakanishi T, Yamashita T.
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
  • 招待講演
• [学会発表] 脊髄損傷による自律神経回路の再編と免疫抑制 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 第2回感覚免疫学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 脳脊髄障害後の神経回路の再編と機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 神戸大学大学院セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 中枢神経の障害による神経回路の再編と機能の変容 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 遺伝子改変動物分野サイエンスセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 脳脊髄の障害と再生 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 麻布大学大学院特別講義
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic and functional dissection of corticospinal circuit for skilled motor behavior (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueno M, Ueno-Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone S, Goulding M, Baccei M, Yoshida Y
  • 学会等名: Keystone symposium 2016 State of the Brain: Genetic Dissection of Brain Circuits and Behavior in Health and Disease (A2)
  • 国際学会
• [学会発表] Functional dissection of corticospinal circuit for skilled motor behavior (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueno M, Ueno-Nakamura Y, Li J, Gu Z, Niehaus J, Maezawa M, Crone S, Goulding M, Baccei M, Yoshida Y
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト 2017年度冬のシンポジウム
• [学会発表] 脳・脊髄の障害による神経回路の再編と機能回復 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 第２回 個体の中の細胞社会学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 巧緻運動を担う皮質脊髄路の接続と動作原理 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上野将紀
  • 学会等名: 第18回 ORIGIN 神経科学研究会
• [学会発表] Rewiring of sympathetic circuitry causes immune suppression following spinal cord injury (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueno M, Ueno-Nakamura Y, Niehaus J, Popovich PG, Yoshida Y
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [備考] 新潟大学脳研究所 システム脳病態学分野上野研究室 Research
  • URL: http://www.bri.niigata-u.ac.jp/~system_neurodis/ueno/Research
• [備考] 動きを生み出す脳の仕組みと謎
  • URL: https://www.bri.niigata-u.ac.jp/column/001306.html
• [備考]
  • URL: http://www.bri.niigata-u.ac.jp/~system_neurodis/ueno/home.html
• [備考] 巧みな動作のもとになる，多様な神経回路を発見しました
  • URL: http://www.bri.niigata-u.ac.jp/result/molepath/001012.html