脳脊髄液の流出入に伴う老廃物の排出機構に着目した周産期脳障害の病態解明

• 研究課題/領域番号: 18J01110
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 胎児・新生児医学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 小野田 淳人 名古屋大学, 医学部附属病院, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2018-04-25 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2019年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 胎児・新生児医学 / 中枢神経系 / 脳脊髄液 / 動物モデル / プロテオミクス / 周産期脳障害 / バイオマーカー / 脳虚血 / モデル動物

研究実績の概要

本研究の最終的な目標は、周産期脳障害の病態を解明し、その疾患治療に貢献する情報を提供することにある。2年目では、前年度に確立した周産期脳障害の動物モデルを用いて、本課題の主題である脳脊髄液の循環を可視化、その変化を評価した。その結果、同一条件で可視化した偽手術群と比較し、脳全域においてびまん的に脳脊髄液の流出入量が低下していることが示された。この結果から、脳脊髄液中の生体分子の種類に変化が生じていると予想されたため、脳脊髄液を採取し、各種生体分子の網羅的解析を進めた。その結果、脳脊髄液から検出された全601種のタンパク質のうち、出生4日目で140種、5日目で123種、計212種のタンパク質が、周産期脳障害に伴って有意に変動することが明らかになった。212種のタンパク質の機能解析を行った結果、出生4日目に神経細胞およびグリア細胞の分化・成熟、神経新生と細胞死の制御に関するタンパク質群が、5日目においてはシナプス形成、神経回路の発達、行動機能に関するタンパク質群が変動することが明らかになった。さらに、炎症・免疫応答、細胞接着、タンパク質構造の管理を担うタンパク質群が、出生4、5日目に共通して、特に顕著に変動した。変動が認められたタンパク質群の中から、出生4、5日目に共通して増加あるいは減少したタンパク質を抽出した結果、14種のタンパク質が見出された。さらに、この14種のうち、脳での発現が認められるものをHuman Protein Atlasを用いて調査した結果、6種類のタンパク質が見出された。これら6種類のタンパク質の経時的な変化を評価した結果、偽手術群と比較してモデル群において、4種類のタンパク質の存在量が出生14日目まで慢性的に変動していることが明らかになった。本研究により見出されたこれらのタンパク質は、周産期脳障害に伴う神経発達障害の早期予測指標となることが期待される。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画以上に進展していると言える理由は、2年目終了の段階で、目標で脳脊髄液の循環状態を評価できたことにある。それに加え、脳脊髄液により脳内を循環する各種生体分子の網羅的解析を行い、その中から顕著に変動するタンパク質を見出し、特許出願にまで至ったのは想定以上の成果であった。また、網羅的解析により得られたプロファイルに基づき、病態解明や疾患の発症原理を理解するために必要な知見も得られ、当初計画していた以上の成果を出せたと考えられる。予定よりも早いペースで研究が進行した結果、3年目に行う予定であった行動学的解析に基づいた脳機能解析や、早期診断指標のヒトでの検証、見出した診断指標を活用した新規治療法の確立に向けた研究に、前倒しで乗り出すことができた。ここまで進んだ要因として、これまで長い時間を要していたモデル動物の作製が、手技の習熟に伴って迅速化、さらに安定的な供給が可能になったこと寄与していた。また、解析が可能になるまでに、膨大な時間を要すると想定された脳脊髄液中タンパク質プロファイルの取得を、所属研究機関の他の研究者・技術者と共同で研究を進めることで、想定を上回る速度でのデータの取得ならびに情報学的解析が可能になったことも、想定以上に研究が進んだ要因として大きい。
上記の研究成果に加えて、前年度より始まった国際共同研究により、本研究計画がさらに発展したことも当初の計画以上に進展しているとした根拠である。特に技術的ならびに時間的制約により、当初は実行を諦めていた中枢神経機能の電気生理学的解析や高度な医療機器を用いた脳組織の非侵襲的な器質的な解析を実行できたことは、本研究計画を強く押し進めることに繋がった。以上を踏まえ、2年目では、本研究課題を完遂するために必要な成果を十二分に得ることができたと考えられる。

今後の研究の推進方策

本年度で早期辞退するため、今後の研究の推進方策の記載は不要である。

研究成果

• [国際共同研究] エクス=マルセイユ大学/フランス国立科学研究センター(フランス)
• [国際共同研究] ジュネーヴ大学(スイス)
• [国際共同研究] 国立労働衛生研究所/コペンハーゲン大学(デンマーク)
• [国際共同研究] エクス=マルセイユ大学/国立科学研究センター(フランス)
• [国際共同研究] 国立労働衛生研究所/コペンハーゲン大学(デンマーク)
• [国際共同研究] ダマンフール大学(エジプト)
• [国際共同研究] ジュネーブ大学(スイス)
• [雑誌論文] Mesenchymal stem/stromal cells stably transduced with an inhibitor of CC chemokine ligand 2 ameliorate bronchopulmonary dysplasia and pulmonary hypertension (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Toshihiko、Sato Yoshiaki、Yamamoto Hidenori、Kato Taichi、Kitase Yuma、Ueda Kazuto、Mimatsu Haruka、Sugiyama Yuichiro、Onoda Atsuto、Saito Shigeki、Takahashi Yoshiyuki、Nakayama Takayuki、Hayakawa Masahiro
  • 雑誌名: Cytotherapy 巻: - 号: 4 ページ: 180-192
  • DOI: 10.1016/j.jcyt.2020.01.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Associations Between Metal Levels in Whole Blood and IgE Concentrations in Pregnant Women Based on Data From the Japan Environment and Children’s Study (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuji M, Koriyama C, Ishihara Y, Yamamoto M, Yamamoto-Hanada K, Kanatani K, Bamai YA, Onishi K, Senju A, Araki S, Shibata E, Morokuma S, Sanefuji M, Kitazawa H, Saito M, Umezawa M, Onoda A, Kusuhara K, Tanaka R, Kawamoto T; Japan Environment & Children’s Study Group.
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｙ 巻: 29 号: 12 ページ: 478-486
  • DOI: 10.2188/jea.JE20180098
  • NAID: 130007757556
  • ISSN: 0917-5040, 1349-9092
  • 年月日: 2019-12-05
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ナノ粒子の妊娠期曝露による次世代健康影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 梅澤 雅和, 小野田 淳人.
  • 雑誌名: 日本小児禁煙研究会雑誌 巻: 8 ページ: 64-67
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Maternal inhalation of carbon black nanoparticles induces neurodevelopmental changes in mouse offspring (2018)
  • 著者名/発表者名: Umezawa Masakazu、Onoda Atsuto、Korshunova Irina、Jensen Alexander C.、Koponen Ismo K.、Jensen Keld A.、Khodosevich Konstantin、Vogel Ulla、Hougaard Karin S.
  • 雑誌名: Particle and Fibre Toxicology 巻: 15 号: 1 ページ: 36-36
  • DOI: 10.1186/s12989-018-0272-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dysregulation of major functional genes in frontal cortex by maternal exposure to carbon black nanoparticle is not ameliorated by ascorbic acid pretreatment (2018)
  • 著者名/発表者名: Onoda Atsuto、Takeda Ken、Umezawa Masakazu
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 634 ページ: 1126-1135
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.04.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-ovo exposed carbon black nanoparticles altered mRNA gene transcripts of antioxidants, proinflammatory and apoptotic pathways in the brain of chicken embryo. (2018)
  • 著者名/発表者名: Samak DH, El-Sayed YS, Shaheen HM, El-Far AH, Onoda A, Abdel-Daim MM, Umezawa M.
  • 雑誌名: Chemico-Biological Interactions. 巻: 印刷中 ページ: 133-139
  • DOI: 10.1016/j.cbi.2018.02.031
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 大気汚染粒子は如何にして脳の発達に影響を及ぼすか？ (2020)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人
  • 学会等名: 育志賞受賞者研究交流会. 東京. (中止)
• [学会発表] 胎児発育不全に起因する脳障害の早期診断・新規治療法の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人
  • 学会等名: 育志賞受賞者研究交流会. 東京. (中止)
• [学会発表] 胎児発育不全に起因する脳発達異常の早期評価指標の同定とその指標を用いた幹細胞投与効果の検証 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 北瀬 悠磨, 上田 一仁,早川 昌弘, 佐藤 義朗.
  • 学会等名: 第3回新生児基礎・トランスレーショナルリサーチ研究会. 郡山, 福島. (中止)
• [学会発表] 大気中超微小粒子が脳の発達に及ぼす影響とそのAdverse Outcome Pathways (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人
  • 学会等名: 名古屋市立大学主催衛生学研究会. 名古屋. 愛知.
  • 招待講演
• [学会発表] 大学での学問への向き合い方 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人
  • 学会等名: 東京理科大学こうよう会和歌山県支部行事. 紀の川. 和歌山.
  • 招待講演
• [学会発表] 自閉スペクトラム症に対する抗酸化剤N-acetylcysteineの予防効果の可能性：環境刺激の観点から見た病態解明と予防戦略 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人
  • 学会等名: 第49回日本神経精神薬理学会. 福岡, 福岡.
  • 招待講演
• [学会発表] Maternal exposure to nanoparticles inducesendoplasmic reticulum stress with accumulation of misfolded proteins in brain perivascular region (2019)
  • 著者名/発表者名: Onoda A, Takeda K, Umezawa M.
  • 学会等名: 12th International Particle Toxicology Conference (IPTC2019). Salzburg, Austria.
  • 国際学会
• [学会発表] Proteomics of cerebrospinal fluid in mild intrauterine hypoperfusion (fetal growth restriction) model: toward identification of biomarkers for perinatal brain injuries (2019)
  • 著者名/発表者名: Onoda A, Kitase Y, Tsuji M, Hayakawa M, Sato Y.
  • 学会等名: International Postgraduate Organisation for Knowledgetransfer Research and Teaching Excellent Students 2019 (IPOKRaTES 2019), Kagawa, Japan.
  • 国際学会
• [学会発表] 胎児発育不全に起因する周産期脳障害の脳脊髄液中プロテオーム解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 北瀬 悠磨, 辻 雅弘, 早川 昌弘, 佐藤 義朗.
  • 学会等名: フォーラム2019 衛生薬学・環境トキシコロジー. 京都, 京都.
• [学会発表] ナノ粒子の発達神経毒性とそのAdverse Outcome Pathways (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 武田 健, 梅澤 雅和.
  • 学会等名: フォーラム2019 衛生薬学・環境トキシコロジー 若手研究者の会. 京都, 京都.
• [学会発表] ナノ粒子の低用量胎仔期曝露による脳血管周囲病変とその誘導機序 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 武田 建, 梅澤 雅和.
  • 学会等名: 第46回日本毒性学会学術大会. 徳島, 徳島.
• [学会発表] 胎児発育遅延の新規動物モデルの確立: 緩徐かつ持続的な胎児への血流低下の再現 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 北瀬 悠磨, 辻 雅弘, 早川 昌弘, 佐藤 義朗
  • 学会等名: 日本薬学会第139年会. 幕張, 千葉.
• [学会発表] Mechanism of developmental neurotoxicity induced by prenatal exposure to nanoparticle (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 武田 健, 梅澤 雅和.
  • 学会等名: フォーラム2019 衛生薬学・環境トキシコロジー 日韓国際交流シンポジウム. 京都, 京都.
  • 国際学会
• [学会発表] 胎児発育遅延モデルラットにおける脳脊髄液中タンパク質の網羅的解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 北瀬 悠磨, 辻 雅弘, 早川 昌弘, 佐藤 義朗.
  • 学会等名: 第55回日本周産期・新生児医学会学術大会. 松本, 長野.
• [学会発表] 若手会って何するの？ 持続する若手会を知る (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 竹内遼介, 篠田陽, 谷中冴子.
  • 学会等名: 日本解剖学会後援 解剖学若手研究者の会「夏の学校」名古屋, 愛知
  • 招待講演
• [学会発表] 胎児発育遅延の新規動物モデルの確立: 緩徐かつ持続的な胎児への血流低下の再現 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 北瀬 悠磨, 辻 雅弘, 早川 昌弘, 佐藤 義朗.
  • 学会等名: 日本薬学会第139年会
• [学会発表] 大学生および大学院生の研究時間とメンタルヘルス (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人
  • 学会等名: 日本幼少児健康教育学会第37回大会[春季大会]
• [学会発表] 胎児発育遅延に起因する周産期脳障害の病態解明に向けて：脳脊髄液中タンパク質の網羅的解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 北瀬 悠磨, 辻 雅弘, 早川 昌弘, 佐藤 義朗.
  • 学会等名: 第2回新生児基礎・トランスレーショナルリサーチ研究会
• [学会発表] 周産期脳障害の軽度病態モデルの確立: 早期診断と根本治療の実現に向けて (2019)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 北瀬 悠磨、辻 雅弘、早川 昌弘、佐藤 義朗.
  • 学会等名: 第8回超異分野学会
• [学会発表] 博士課程の誤解と真実 -Ph.D.は足の裏の米粒か？- (2018)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人
  • 学会等名: 東京理科大学こうよう会本部主催行事「講演会」
  • 招待講演
• [学会発表] Developmental neurotoxicity of nanoparticle exposure during gestational period and suppressive efficacy of N-acetyl cysteine pretreatment. (2018)
  • 著者名/発表者名: Onoda A, Takeda K, Umezawa M.
  • 学会等名: WFSBP-Asia Pacific Regional Congress of Biological Psychiatry (WFSBP 2018 KOBE)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Perivascular accumulation of denatured proteins in the mouse brain following maternal exposure to carbon black nanoparticle. (2018)
  • 著者名/発表者名: Onoda A, Kondo Y, Miyazaki S, Takeda K, Umezawa M.
  • 学会等名: 9th International Conference on Nanotoxicology (NANOTOX 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] ナノ粒子の妊娠期曝露と次世代健康影響、その予防. (2018)
  • 著者名/発表者名: 梅澤 雅和, 小野田 淳人, 武田 健.
  • 学会等名: 第8回 日本小児禁煙研究会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 大気環境中超微小粒子の妊娠期曝露が次世代の子ども達の中枢神経系に及ぼす影響とその機序 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人
  • 学会等名: 理窓博士会学位新取得者記念講演会
• [学会発表] 生殖発生毒性の理解に向けた、緩徐かつ持続的に血流を抑制する 新規子宮内低灌流モデルの確立 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 北瀬 悠磨, 辻 雅弘, 早川 昌弘, 佐藤 義朗.
  • 学会等名: フォーラム2018 衛生薬学・環境トキシコロジー
• [学会発表] ナノ粒子の胎児期曝露によって病態変化の生じた脳血管周辺における変性タンパク質集積の検出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人, 近藤 洋介, 宮崎 智, 武田 健, 梅澤 雅和.
  • 学会等名: 第46回日本毒性学会学術年会
• [学会発表] 大気環境中超微小粒子の妊娠期曝露が 次世代の子どもたちの中枢神経系に及ぼす影響とそのメカニズムの解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小野田 淳人.
  • 学会等名: 平成30年度育志賞研究発表会
• [備考] 小野田 淳人 [ホーム]
  • URL: https://www.atsuto-onoda.com/
• [備考] ハゲタカジャーナル投稿経験者の主張（実験医学 Opinion）
  • URL: https://www.yodosha.co.jp/jikkenigaku/opinion/vol38n6.html
• [備考] 若手研究者の働き方改革（実験医学 Opinion）
  • URL: https://www.yodosha.co.jp/jikkenigaku/opinion/vol37n6.html
• [備考] 大学での学問への向き合い方 (Slide share)
  • URL: https://www.slideshare.net/atsutoonoda/ss-193718045
• [備考] 小野田 淳人 [ホーム]
  • URL: http://www.atsuto-onoda.com/index.html
• [備考] 大学生及び大学院生の研究時間とメンタルヘルス （Slide share）
  • URL: https://www.slideshare.net/atsutoonoda/ss-135514779
• [備考] 博士課程の誤解と真実 ー進学に向けて、両親を説得した資料をもとにー (Slide share)
  • URL: https://www.slideshare.net/atsutoonoda/ss-124873093
• [備考] 研究室での指導は放任的であるべきか，教育的であるべきか（実験医学 Opinion）
  • URL: https://www.yodosha.co.jp/jikkenigaku/opinion/vol36n6.html
• [産業財産権] 胎児発育不全に対する定量的評価指標 (2020)
  • 発明者名: 小野田淳人(筆頭貢献),佐藤義朗,早川昌弘,辻雅弘,北瀬悠磨,他
  • 権利者名: 小野田淳人(筆頭貢献),佐藤義朗,早川昌弘,辻雅弘,北瀬悠磨,他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020
• [産業財産権] 脱分化脂肪細胞による新生児壊死性腸炎の治療 (2019)
  • 発明者名: 松本太郎, 風間智彦, 佐藤義朗, 見松はるか, 小野田淳人
  • 権利者名: 松本太郎, 風間智彦, 佐藤義朗, 見松はるか, 小野田淳人
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019