脳梗塞後の新生ニューロンにおける定着位置依存的な分化・成熟制御メカニズムの解析

• 研究課題/領域番号: 20H03565
• 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51030:病態神経科学関連
• 研究機関: 同志社大学 (2022-2023); 名古屋市立大学 (2020-2021)
• 研究代表者: 金子 奈穂子 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (20464571)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 脳室下帯 / 細胞移動 / アストロサイト / 神経再生 / 脳梗塞 / 新生ニューロン / 再生 / ニューロン新生

研究開始時の研究の概要

成体脳内で産生された新生ニューロンは、脳梗塞後の脳内を移動した後、複数の種類のニューロンへと成熟する。我々は、脳梗塞モデルマウスを用いて、新生ニューロンの移動促進によりこの過程に変化が生じ、神経機能が改善することを見出したが、その詳細なメカニズムは未解明である。本研究では、脳梗塞後の組織で分化する新生ニューロンの遺伝子発現を単一細胞レベルで網羅的に解析して、その成熟過程を制御するメカニズムを明らかにし、脳再生を促進する新たな治療的アプローチを検索する。

研究成果の概要

成体脳内の脳室下帯で産生された新生ニューロンは、脳梗塞後の脳内を移動した後、その一部のみが分化し複数のサブタイプのニューロンへと成熟する。我々は、脳梗塞モデルマウスにおいて、分子生物学的手法やバイオマテリアルを用いた介入によって新生ニューロンの移動を促進して定着位置を操作させることで、分化・成熟・軸索形成に変化が生じること、神経機能の回復に影響を与えることを見出した。また、細胞の分化段階によって、定着位置の微小環境から受ける影響は異なることが分かった。今後の研究で、その分子メカニズムを詳細に検討する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果から、新生ニューロンが環境適応的に分化するという新たな可能性が示唆された。脳梗塞後の組織で分化する数少ない新生ニューロンの分布・分化方向を制御して、効率よく神経機能を再生することが可能であることが示唆される。今後の分子メカニズム解明により、再生能力が低い霊長類脳において、内在する再生能力を生かした新たな治療的アプローチ開発や、移植細胞を用いた再生医学的アプローチの開発においても有用な基盤的知見となる。

研究成果

• [国際共同研究] バレンシア大学(スペイン)
• [国際共同研究] Universidad de Valencia/CIBERNED(スペイン)
• [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)
• [国際共同研究] Universidad de Valencia/CIBERNED(スペイン)
• [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)
• [雑誌論文] Amphiphilic peptide-tagged N-cadherin forms radial glial-like fibers that enhance neuronal migration in injured brain and promote sensorimotor recovery (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuya Ohno, Chikako Nakajima, Itsuki Ajioka, Takahiro Muraoka, Atsuya Yaguchi, Teppei Fujioka, Saori Akimoto, Misaki Matsuo, Ahmed Lotfy, Sayuri Nakamura, Vicente Herranz-Perez, Jose Manuel Garcia-Verdugo, Noriyuki Matsukawa, Naoko Kaneko, Kazunobu Sawamoto.
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 294 ページ: 122003-122003
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2023.122003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chitinase-like protein 3: A novel niche factor for mouse neural stem cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Namiki Jun、Suzuki Sayuri、Shibata Shinsuke、Kubota Yoshiaki、Kaneko Naoko、Yoshida Kenji、Yamaguchi Ryo、Matsuzaki Yumi、Masuda Takeshi、Ishihama Yasushi、Sawamoto Kazunobu、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 17 号: 12 ページ: 2704-2717
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2022.10.012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficient protein incorporation and release by a jigsaw-shaped self-assembling peptide hydrogel for injured brain regeneration (2021)
  • 著者名/発表者名: Yaguchi Atsuya、Oshikawa Mio、Watanabe Go、Hiramatsu Hirotsugu、Uchida Noriyuki、Hara Chikako、Kaneko Naoko、Sawamoto Kazunobu、Muraoka Takahiro、Ajioka Itsuki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 6623-6623
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26896-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phosphorylation of GAP-43 T172 is a molecular marker of growing axons in a wide range of mammals including primates (2021)
  • 著者名/発表者名: Okada Masayasu、Kawagoe Yosuke、Sato Yuta、Nozumi Motohiro、Ishikawa Yuya、Tamada Atsushi、Yamazaki Hiroyuki、Sekino Yuko、Kanemura Yonehiro、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi、Kaneko Naoko、Sawamoto Kazunobu、Fujii Yukihiko、Igarashi Michihiro
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 14 号: 1 ページ: 66-66
  • DOI: 10.1186/s13041-021-00755-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolic fingerprints of fear memory consolidation during sleep (2021)
  • 著者名/発表者名: Koyanagi I, Sonomura K, Naoi T, Ohnishi T, Kaneko N, Sawamoto K, Sato TA, Sakaguchi M
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 14 号: 1 ページ: 30-30
  • DOI: 10.1186/s13041-021-00733-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dysfunction of the proteoglycan Tsukushi causes hydrocephalus through altered neurogenesis in the subventricular zone in mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Ito Naofumi、(24/28)
  • 雑誌名: Science Translational Medicine 巻: 13 号: 587 ページ: 7896-7896
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.aay7896
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic Changes in the Neurogenic Potential in the Ventricular-Subventricular Zone of Common Marmoset during Postnatal Brain Development (2020)
  • 著者名/発表者名: Akter M, Kaneko N, Herranz-Perez V, Nakamura S, Oishi H, Garcia-Verdugo JM, Sawamoto K
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: なし 号: 7 ページ: 4092-4109
  • DOI: 10.1093/cercor/bhaa031
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sparse Activity of Hippocampal Adult-Born Neurons during REM Sleep Is Necessary for Memory Consolidation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kumar D, Koyanagi I, Carrier-Ruiz A, Vergara P, Srinivasan S, Sugaya Y, Kasuya M, Yu TS, Vogt K, Muratani M, Ohnishi T, Singh S, Teixeira CM, Cherasse Y, Naoi T, Wang Y, Nondhalee P, Osman BAH, Kaneko N, Sawamoto K, Kernie SG, Sakurai T, McHugh TJ, Kano M, Yanagisawa M, Sakaguchi M
  • 雑誌名: Neuron 巻: 107 号: 3 ページ: 552
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2020.05.008
  • URL: https://localhost/en/publications/1d845831-3ee8-4cde-ae73-3f4d6bcffcb0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neurogenesis and neuronal migration in the postnatal ventricular-subventricular zone:similarities and dissimilarities between rodents and primates (2020)
  • 著者名/発表者名: Akter M, Kaneko N, Sawamoto K
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: S0168-0102 ページ: 30379-5
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.06.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of interferon-alpha on hippocampal neurogenesis and behavior in common marmosets (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaneko N, Nakamura S, Sawamoto K
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 13 号: 1 ページ: 98-98
  • DOI: 10.1186/s13041-020-00639-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 傷害脳を再生するニューロンの細胞骨格ダイナミクス制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 日本化学会第103春季年会
  • 招待講演
• [学会発表] 成体脳内の神経幹細胞の分化と傷害脳の再生 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 脳梗塞後のニューロン再生と機能回復 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 第22回日本再生医療学会総会
• [学会発表] 脳を知り、再生に挑む (2023)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 世界脳週間京都講演会2022年度
  • 招待講演
• [学会発表] 潜在する再生能力を活用した傷害脳の再生 (2022)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 第14回脳科学若手の会関西部会セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 成体脳で生まれる神経細胞の挙動制御と傷害脳の再生 (2022)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 脳の再生能力を考える (2022)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 脳科学サテライト教室
  • 招待講演
• [学会発表] Interaction between new neurons and astrocyte in the post-stroke brain (2022)
  • 著者名/発表者名: Naoko Kaneko
  • 学会等名: 第96回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Heterogeneous movement of chain-forming neurons for efficient migration in the adult brain. (2022)
  • 著者名/発表者名: Naoko Kaneko
  • 学会等名: The 45th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
• [学会発表] Swarming migration of new neurons in the adult brain for neuronal regeneration. (2022)
  • 著者名/発表者名: Naoko Kaneko
  • 学会等名: 日本発生生物学会第55回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 成体脳内で生まれるニューロンの状況依存的な移動・分化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 第18回成体脳のニューロン新生懇談会
• [学会発表] Adult-born neurons migrate and differentiate in response to the microenvironment in the post-stroke brain. (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoko Kaneko and Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: 第44回 日本分子生物学会大会
• [学会発表] Neurogenic potential in common marmoset ventricular-subventricular zone during postnatal brain development. (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoko Kaneko, Mariyam Akter, Vicente Herranz-perez, Hisashi Oishi, Jose Manuel Garcia-verdugo, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: International Society for Stem Cell Research 2021 Tokyo
  • 国際学会
• [学会発表] 成熟脳内で生まれるニューロンの移動制御と傷害の再生 (2021)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 第11回名古屋市立大学IBSセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 動的な鎖状細胞塊を形成して脳傷害部へ移動する新生神経細胞 (2021)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子, 澤本和延.
  • 学会等名: 日本数理生物学会2021年大会
  • 招待講演
• [学会発表] 脳梗塞切片を移動する生きた神経細胞の挙動を記録するライブイメージング法 (2021)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子, 澤本和延
  • 学会等名: 第11回日本脳血管・認知症学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Migration of new neurons for efficient brain regeneration after stroke. (2020)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子, 澤本和延
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 脳梗塞後の新生ニューロンの移動と神経回路の再生. (2020)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子, 澤本和延
  • 学会等名: 第63回日本神経化学大会
• [学会発表] Positioning of adult neural stem cell-derived new neurons in the post stroke brain for functional regeneration. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaneko N, Sawamoto K.
  • 学会等名: The 43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society.
• [備考] 同志社大学脳科学研究科HP, 神経再生機構部門
  • URL: https://brainscience.doshisha.ac.jp/introduction/pat/nr.html
• [備考] 澤本和延研究室ホームページ
  • URL: http://k-sawamoto.com/
• [備考] 同志社大学大学院脳科学研究科ホームページ部門紹介
  • URL: https://brainscience.doshisha.ac.jp/introduction/pat/nr.html