ウイルスベクターを用いたレスキューマウス作出による遺伝子機能解析法確立とその応用

• 研究課題/領域番号: 19670003
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 平井 宏和 群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70291086)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 103,480千円 (直接経費: 79,600千円、間接経費: 23,880千円); 2011年度: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円); 2010年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円); 2009年度: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円); 2008年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2007年度: 23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円)
• キーワード: プルキンエ細胞 / 小脳 / レンチウイルス / 樹状突起 / 運動失調 / ニューロン / シナプス / 神経回路 / 神経発生 / 神経発達 / 神経再生 / Staggerer

研究概要

Staggererマウスの解析:Staggererマウスは、転写因子であるRORαのリガンド結合ドメインの欠損による転写障害が原因である。RORαは脳内ではプルキンエ細胞に豊富に発現している。Staggererマウスで見られるRORαの転写障害は、遺伝性脊髄小脳変性症1型(SCA1)と共通していることが報告されているため、Staggererマウスの小脳異常をスライスパッチクランプ法で解析し、SCA1の病態理解を深めることを目的とした。Staggererマウスのプルキンエ細胞ではmGluR1を介する遅いEPSC及び、mGluR1を介するシナプス前抑制が全く観察されなかった。
変異ataxin-1発現プルキンエ細胞の解析:レンチウイルスベクターを用いて変異ataxin-1を野生型マウスの小脳プルキンエ細胞に発現させた。その結果、プルキンエ細胞の形態、早いシナプス伝達、短期シナプス可塑性に異常は見られなかったが、mGluR1を介する遅いEPSC振幅の有意な減弱が観察された。さらにシナプス可塑性(LTD誘導)の障害も見られた。以上より、SCA1プルキンエ細胞では形態的及び通常のシナプス伝達に障害が見られる前に、mGluR1機能が障害され、これにより小脳失調を引き起こす可能性が考えられた。
INPP4A欠損マウスの線条体神経細胞死のレスキュー:脱リン酸化酵素INPP4Aを欠損するマウスは、線条体ニューロンが神経細胞死を起こして脱落する。そこでレンチウイルスベクターを用いてINPP4A遺伝子を線条体ニューロンに供給し、神経細胞死を防ぐことを目的とした。生後2日のINPP4A欠損マウスの線条体に、INPP4A発現レンチウイルスベクターを接種し、3週間後に観察したところ、ウイルス感染細胞において神経細胞死がほぼ完全に抑制されていた。

研究成果

• [雑誌論文] High Transgene Expression by Lentiviral Vectors Causes Maldevelopment of Purkinje Cells In Vivo. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sawada Y, Kajiwara G, Iizuka A, Takayama K, Shuvaev AN, Koyama C, Hirai H.
  • 雑誌名: The Cerebellum 巻: 9 ページ: 291-302
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Ptdlns (3,4) P (2) phosphatase INPP4A is a suppressor of excitotoxic neuronal death. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sasaki J, Kofuji S, Itoh R, Momiyama T, Takavama K, Murakami H, Chida S, Tsuya Y, Takasuga Eguchi S, Asanuma K, Horie Y, Miura K, Davies EM, Mitchell C, Yamazaki M, Hirai H, Takenaa T, Suzuki A, Sasaki T.
  • 雑誌名: Nature 巻: 465 ページ: 497-501
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Transgene expression by lentiviral vectors causes maldevelopment of Purkinje cells in vivo (2010)
  • 著者名/発表者名: Sawada Y, Kajiwara G, Iizuka A, Takayama K, Shuvaev AN, Koyama C, Hirai H
  • 雑誌名: Cerebellum (in press)
• [雑誌論文] High transgene expression by lentiviral vectors causes maldevelopment of Purkinje cells in vivo. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sawada Y, Kajiwara G, Iizuka A, Takayama K, Shuvaev A, Koyama C, Hirai H
  • 雑誌名: The Cerebellum (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lentiviral-vector-mediated rescue of motor behavior in spontaneously occurring hereditary ataxic mice (2009)
  • 著者名/発表者名: Iizuka A, Takayama K, Torashima T, Yamasaki M, Koyama C, Mitsumura K, Watanabe M, Hirai H
  • 雑誌名: Neurobiol Disease 35 (3) ページ: 457-65
• [雑誌論文] Rescue of abnormal phenotypes in delta2 glutamate receptor-deficient mice by the extracellular N-terminal and intracellular C-terminal domains of the delta2 glutamate receptor. (2009)
  • 著者名/発表者名: Iizuka A, Takayama K, Torashima T, Yamasaki M, Koyama C, Mitsumura K, Watanabe M, Hirai H., akayama K, Torashima T, Horiuchi H, Hirai H
  • 雑誌名: Neurobiology of Disease 35 ページ: 457-465
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rescue of abnormal phenotypes in delta2 glutamate receptor-deficient mice by the extracellular N-terminal and intracellular C-terminal domains of the delta2 glutamate receptor. (2009)
  • 著者名/発表者名: Torashima T, Iizuka A, Horiuchi H, Mitsumura K, Yamasaki M, Koyama C, Takayama K, Iino M, Watanabe M, Hirai H
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 30 ページ: 355-365
  • 査読あり
• [雑誌論文] ウイルスベクターを用いた成熟マウス小脳皮質への遺伝子導入法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平井宏和
  • 雑誌名: 実験医学 27 ページ: 499-506
• [雑誌論文] Characterization of mutant mice that express polyglutamine in cerebellar Purkinje cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: One M, Mitsumura K, Toreshima T, Koyama C, Yamaguchi H, Furuya N, Hirai H
  • 雑誌名: Brain Research 1255 ページ: 9-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lentivector-mediated rescue from cerebellar ataxia in a mouse model of spinocerebellar ataxia (2008)
  • 著者名/発表者名: Torashima T, Koyama C, Iizuka A, Mitsumura K, Takayama K, Yanagi S, Oue M, Yamaguchi H, Hirai H
  • 雑誌名: EMBO Rep 9 (4) ページ: 393-9
• [雑誌論文] Purkinje-ce11-preferential tranduction by lentiviral vectors with the murine stem cell virus promoter. (2008)
  • 著者名/発表者名: Takayama K, Tofashima T, Horiuchi H, Hirai H
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 443 ページ: 7-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progress in transduction of cerebellar Purkinje, cells in vivo using viral vectors. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirai H
  • 雑誌名: Cerebellum 7 ページ: 273-278
  • NAID: 120000807297
  • 査読あり
• [雑誌論文] The scaffold protein JSAP1 regulates proliferation and differentiation of cerebellar granule cell precursors by modulating JNK signaling. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Torashima T, Sugihara K, Hrai H, Asano M, Yoshioka K
  • 雑誌名: Molecular & Cellular Neuroscience 39 ページ: 569-578
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibitory effects of the entiepileptic drug ethostiximide on G protein-activated inwardly rectifying K+channels. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T, Hirai H, Iino M, Fuse I, Mitstimura K, Washiyama K, Kasai S, Ikeda K
  • 雑誌名: Neurepharmacology 56 ページ: 499-506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Potential usefulness of D2R reporter gene imaging by IBF as gene therapy monitoring for cerebellar neurodegene rative diseases. (2008)
  • 著者名/発表者名: Shiba K, Torashima T, Hirai H, Ogawa K, Akhter N , Makajima K, Kinuya S, Mori H
  • 雑誌名: Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 29 ページ: 434-440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lentivector-mediated rescue from cerebellar ataxia in a mouse model of spinocerebellar ataxia (2008)
  • 著者名/発表者名: Torashima T, Koyama C, Iizuka A, Mitsumura K, Takayama K, Yanagi S, Oue M, Yamaguchi H, Hirai H
  • 雑誌名: EMBO Reports
  • 査読あり
• [学会発表] レンチ宅イルスベクターを利用した神経細胞への遺伝子導入で何ができるのか? (2011)
  • 著者名/発表者名: 平井宏和
  • 学会等名: 第88回日本生理学会大会第116回日本解剖学会総会・全国学術集会合同大会
  • 発表場所: 横浜(中止により紙上発表のみ)
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] レンチウイルスベクターを用いた小脳の発達・再生研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平井宏和、澤田悠輔、梶原剛
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] A PKCγ mutation in spinocerebellar ataxia type 14 impairs PKC functions in a dominant-negative manner in cerebellar Purkinje cells in vivo (2010)
  • 著者名/発表者名: Anton Shuvaev, Tomohiko Irie, Hajime Horiuchi, Akira Iiduka, Masae lino, Takahiro Seki, Norio Sakai, Hirokazu Hirai
  • 学会等名: 第87回日本生理学会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2010-05-20
• [学会発表] Lentiviral vector-mediated rescue of cerebellar ataxia in a mouse model of spinocerebellar ataxia (2009)
  • 著者名/発表者名: 平井宏和
  • 学会等名: Annual Meeting of Chinese Medical Association
  • 発表場所: Taipei Veterans General Hospital, Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Lentivector-mediated rescue from cerebellar ataxia in a mouse model of spinocerebellar ataxia (2009)
  • 著者名/発表者名: 平井宏和
  • 学会等名: 5th International Symposium on Genomic Medicine of CCH
  • 発表場所: Changhua Christian Hospital, Taichung, Taiwan
  • 年月日: 2009-10-31
• [学会発表] レンチウイルスベクターを用いた遺伝性運動失調マウスの機能回復 (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯塚朗, 寅嶋崇, 三ツ村一浩, 小山知穂, 飯野昌枝, 平井宏和
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 機能ドメインを土台としたδ2グルタミン酸受容体研究の進展 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平井宏和, 寅嶋崇, 飯塚朗
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] A PKCγ mutations in spinocerebellar ataxia type 14 impairs PKC functions in cerebellar Purkinje cells in vivo (2009)
  • 著者名/発表者名: Shuvaev NA, Sakai N, Seki T, Iino M, Horiuchi H, Hirai H.
  • 学会等名: The 36th International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: 京都国際会議場 (Kyoto)
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] Rescue of abnormal phenotypes in σ2 glutamate-receptor-null mice by the extracellular N-terminal domain. (2009)
  • 著者名/発表者名: Torashima T, 飯塚朗, 堀内始, 三ツ村一浩, Yamazaki M, 小山知穂, 高山清彦, 飯野昌枝, Watanabe M, 平井宏和
  • 学会等名: 第36回国際生理学会世界大会
  • 発表場所: 京都国際会議場(京都)
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] A PKC γ mutations in spinocerebellar ataxia type 14 impairs PKCfunctions in cerebellar Purkinje cells in vivo (2009)
  • 著者名/発表者名: Shuvaev NA, Hirai H, Sakai N, Seki T, Iino M, Horiuchi H
  • 学会等名: 第36回国際生理学会世界大会
  • 発表場所: 京都国際会議場(京都)
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] 高力価レンチウイルスベクターの感染が小脳プルキンエ細胞の発達におよぼす影響の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 澤田悠輔, 梶原剛, 寅嶋崇, 高山清彦, 堀内始, 飯塚朗, 三ツ村一浩, 平井宏和
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] Purkinje-cell-selective transduction by the MSCV promoter incorporated in lentiviral vectors (2008)
  • 著者名/発表者名: Takayama K, Torashima T, Horiuchi H, Hirai H.
  • 学会等名: Neuroscience 2008
  • 発表場所: Convention Center, Washington DC
  • 年月日: 2008-11-19
• [学会発表] Purkinje-cell-selective transduction by the MSCV promoter incorporated in lentiviral vectors (2008)
  • 著者名/発表者名: KIYOHIKO TAKAYAMA, TAKASHI TORASHIMA, HAJIME HORIUCHI, HIROKAZU HIRAI
  • 学会等名: 北米神経科学学会
  • 発表場所: Washington DC
  • 年月日: 2008-11-19
• [学会発表] レンチウイルスベクターを用いた神経科学研究と遺伝子治療 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平井宏和
  • 学会等名: 「生体調節シグナルの統合的研究」第3回合同シンポジウム
  • 発表場所: 秋田
  • 年月日: 2008-10-17
• [学会発表] レンチウイルスベクターの作製方法とその応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平井宏和
  • 学会等名: 第33回組織細胞化学講習会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-08-06
• [学会発表] レンチウィルスベクターを用いたプルキン午細胞選択的なGFP発現 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高中清彦、寅嶋崇、堀内始、平井宏和
  • 学会等名: 第31回日本神経科学大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-07-11
• [学会発表] レγチウイルスベクターの進歩-中枢神経系の病態生理解明と脳神経疾患の遺伝子治療への応用- (2008)
  • 著者名/発表者名: 平井宏和
  • 学会等名: 第31回日本神経科学大会(シンポジウム)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-07-09
• [学会発表] レンチウイルスベクターを用いたδ2グルタミン酸受容体欠損マウスのレスキュー-アミノ酸リガンド結合部位及びチャネルポアが欠損しても機能は障害されない- (2008)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 朗, 三ツ村 一浩, 小山 知穂, 寅嶋 崇, 飯野 昌枝, 平井 宏和
  • 学会等名: 第85回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] In vivo幼若ラット小脳皮質神経細胞へのレンチウイルスベクターを用いた遺伝子導入 (2008)
  • 著者名/発表者名: 梶 原剛, 澤田 悠輔, 寅嶋 崇, 高山 清彦, 堀内 始, 飯塚 朗, 三ツ村 一浩, 飯野 昌枝, 小山 知穂, 平井 宏和
  • 学会等名: 第85回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] レンチウイルスベクターを用いたCRAG発現による脊髄小脳変性症モデルマウスのシナプス伝達及び可塑性の回復 (2008)
  • 著者名/発表者名: 三ツ村 一浩, 飯野 昌枝, 飯塚 朗, 寅嶋 崇, 小山 知穂, 高山 清彦, 堀内 始, 平井 宏和
  • 学会等名: 第85回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-03-26
• [備考]
  • URL: http://synapse.dept.med.gunma-u.ac.jp/index.html
• [備考]
  • URL: http://synapse.dept.med.gunma-u.ac.jp/index.html
• [備考]
  • URL: http://synapse.dept.med.gunma-u.ac.jp/index.html
• [産業財産権] 目的遺伝子を脳で小脳プルキンエ細胞、脳幹および嗅球特異的に過剰発現するトランスジェニック非ヒト哺乳動物 (2010)
  • 発明者名: 平井宏和
  • 権利者名: 群馬大学
  • 産業財産権番号: 2010-129021
  • 出願年月日: 2010-06-04