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皮質脊髄路が両側性投射を持つ遺伝子改変マウスを用いた同側性投射線維の役割解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03348
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分46020:神経形態学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

桝 正幸  筑波大学, 医学医療系, 教授 (20243032)

研究分担者 桝 和子  筑波大学, 医学医療系, 講師 (50344883)
岡田 拓也  筑波大学, 医学医療系, 助教 (60451697)
小金澤 禎史  筑波大学, 医学医療系, 助教 (80431691)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワード皮質脊髄路 / 遺伝子改変マウス / 両側性投射 / 運動機能 / 神経投射 / ノックアウトマウス / 錐体交差 / 神経回路 / 同側性投射
研究開始時の研究の概要

皮質脊髄路は、大脳皮質から脊髄に投射し、手足の運動を制御する神経路である。正常マウスでは、延髄でほとんどの神経線維が正中を交叉し、反対側の運動を制御する。一方、Sulf1とSulf2遺伝子を欠失したマウスでは、半分の線維は正常通り正中を交叉するが、残り半分は交叉せずに脊髄に到達し、同側の運動を誘発する。これらのマウスでは、小さなエサを掴むなどの動作が上手くできないが、同側へ投射した神経線維が運動制御にどのような役割を担っているのかは不明である。そこで、本研究では、片側の大脳皮質を損傷させた時のマウスの行動を調べることにより、同側投射線維の役割を明らかにすることを目指す。

研究成果の概要

皮質脊髄路は随意運動を制御する主要な下行路であり、マウスでは一次運動野から投射した神経線維が延髄錐体部で正中交差した後、脊髄へ至る。本研究は、錐体交差に異常があるため皮質脊髄路が両側性投射になった遺伝子改変マウスを用いて、片側の運動野を人工受容体を用いて可逆的に抑制した時、および、凍結損傷により不可逆的に抑制した時に両側前肢の運動がどのように障害を受けるかを調べ、同側へ投射する神経線維の役割を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、一次運動野を障害した時の前肢運動障害が皮質脊髄路が両側性投射になることによりどのような修飾を受けるかを明らかにした。また、皮質脊髄路が両側性投射になった遺伝子改変マウスにおいて左右が同期した運動が増加することを明らかにした。これらの成果は、皮質脊髄路による運動制御機構の基礎的な原理を明らかにすることのみならず、脳卒中における麻痺の回復や遺伝性鏡像運動症についても示唆を与えるものである。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Diffusion magnetic resonance tractography-based evaluation of commissural fiber abnormalities in a heparan sulfate endosulfatase-deficient mouse brain2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuji Yusuke、Kerever Aurelien、Furukawa Toshiki、Kamagata Koji、Saito Yuya、Aoki Shigeki、Hata Junichi、Okano Hideyuki、Kobayashi Kenta、Okada Takuya、Miya Ken、Keino-Masu Kazuko、Masu Masayuki、Arikawa-Hirasawa Eri
    • 雑誌名

      Magnetic Resonance Imaging

      巻: 88 ページ: 123-131

    • DOI

      10.1016/j.mri.2022.01.017

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Expression of Heparan Sulfate Endosulfatases in the Adult Mouse Brain: Co-expression of Sulf1 and Dopamine D1/D2 Receptors2021

    • 著者名/発表者名
      Miya Ken、Keino-Masu Kazuko、Okada Takuya、Kobayashi Kenta、Masu Masayuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroanatomy

      巻: 15 ページ: 726718-726718

    • DOI

      10.3389/fnana.2021.726718

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regulation of fractone heparan sulfate composition in young and aged subventricular zone neurogenic niches2021

    • 著者名/発表者名
      Kerever Aurelien、Nagahara Fumina、Keino-Masu Kazuko、Masu Masayuki、van Kuppevelt Toin H、Viv?s Romain R、Arikawa-Hirasawa Eri
    • 雑誌名

      Glycobiology

      巻: 31 号: 11 ページ: 1531-1542

    • DOI

      10.1093/glycob/cwab081

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Extracellular sugar modification regulates neuronal signaling in the nucleus accumbens2023

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Masu, Ken Miya, Kazuko Keino-Masu, Takuya Okada, Kent Ohta, Tom Macpherson, Takatoshi Hikida, Etsuko Suzuki, Toshihiko Momiyama
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sulf1/2 ダブルノックアウトマウスの大脳皮質における血管網構築の3次元解析2022

    • 著者名/発表者名
      村越 和輝、ケレベール・オレリアン、安倍龍征、桝 和子、桝 正幸、平澤 恵理
    • 学会等名
      第54回日本結合組織学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Axinオリゴマーの構造変化を介したWntシグナル伝達制御の構造基盤2022

    • 著者名/発表者名
      寺脇慎一、藤田祥平、中込蒼一朗、石渡拓也、清水結加、笠野一郎、井上裕介、塩見健輔、桝正幸、柴田直樹、樋口芳樹、若松馨
    • 学会等名
      日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sulf1/2欠損マウスにおける拡散テンソル画像による脳梁異常の解析2020

    • 著者名/発表者名
      辻祐介、Kerever Aurelien、齋藤勇哉、鎌形康司、青木茂、畑純一、桝正幸、桝和子、平澤恵里
    • 学会等名
      日本神経学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Sulf1/2 double-knockout mice show the tendency not to lose in the tube test2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuko Keino-Masu, Takuya Okada, Sayaka Hashimoto, Masayuki Masu
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bilateral projection and motor control of the corticospinal tract in mice lacking the heparan sulfate endosulfatases Sulf1/22020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Okada, Marika Kato, Satoshi Aizawa, Kazuko Keino-Masu, Akira Tamaoka, Masayuki Masu
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 筑波大学医学医療系 分子神経生物学グループ

    • URL

      https://www.md.tsukuba.ac.jp/basic-med/molneurobiol/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 筑波大学医学医療系 分子神経生物学グループ

    • URL

      http://www.md.tsukuba.ac.jp/basic-med/molneurobiol/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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