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神経疾患における神経回路の修復機構の重層的解析

研究課題

研究課題/領域番号 21H05049
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
審査区分 大区分I
研究機関大阪大学

研究代表者

山下 俊英  大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (10301269)

研究期間 (年度) 2021-07-05 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
190,450千円 (直接経費: 146,500千円、間接経費: 43,950千円)
2025年度: 30,290千円 (直接経費: 23,300千円、間接経費: 6,990千円)
2024年度: 33,930千円 (直接経費: 26,100千円、間接経費: 7,830千円)
2023年度: 36,790千円 (直接経費: 28,300千円、間接経費: 8,490千円)
2022年度: 36,790千円 (直接経費: 28,300千円、間接経費: 8,490千円)
2021年度: 52,650千円 (直接経費: 40,500千円、間接経費: 12,150千円)
キーワード神経回路 / 再生 / 脳神経疾患 / 神経再生 / 神経科学 / 中枢神経 / 免疫制御 / 神経疾患
研究開始時の研究の概要

さまざまな神経疾患においては、神経系のみならず免疫系、脈管系、様々な臓器からなる生体システムに時空間的変化をきたし、病態が形成される。本研究では、中枢神経回路の障害、その後の修復過程を、生体システムの機能ネットワークの観点から解析し、生体システムの時空間ダイナミクスによる一連の過程の制御機構の統合的解明に取り組む。特に「神経回路と各臓器」の連関による制御機構を見いだすことを本研究の到達目標とする。中枢神経回路障害と機能回復の過程を、生体システム全体のダイナミクスとして捉え、神経系と各システムの連関を統合的に解析することで、中枢神経回路障害における生体の動作原理を明らかにする。

研究実績の概要

本研究においては生体システム―神経連関に関する新たな知見を得ることができた。免疫細胞の一つであるマクロファージが中枢神経系に浸潤してRGMaを介するシグナルを受け取ることで、別の免疫細胞である好中球を呼び寄せて炎症をさらに加速させていることを見出した。脳梗塞後の急性期に浸潤する好中球が梗塞巣を拡大させることを2光子顕微鏡により観察した。好中球の集積がP-selectinに依存すること、また好中球が他の免疫系細胞の浸潤を誘導することを見出し、好中球が組織障害のトリガーとして働くことを示唆した。パーキンソンモデルマウスにおいて、RGMaがミクログリアの集積を促進することで、黒質ニューロンの細胞死を惹起することを見出した。核磁気共鳴画像法(Magnetic resonance imaging, MRI)を用いた自己免疫性脊髄炎マウスの病態の経時的評価により、抗RGMa抗体が強力な血液脊髄関門の修復促進作用を示すことを見出した。この修復促進作用が、その後の神経症状の回復に寄与することが示唆された。上記の知見は、当初の想定を超えた大規模な生体システムの連関が神経回路の修復および破壊に貢献することを示すものである。また、神経回路の修復過程には神経系以外の生体システムが重要な役割を演じているという新たなコンセプトを確立するとともに、その全体像の解明を順調に進めることができている。

現在までの達成度 (区分)
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

当初は免疫系や脈管系が神経回路にどのような影響を与えているかを明らかにすることを目標としていたが、本研究期間において、当初は想定していなかった幅広い臓器が神経回路の修復と形成を制御していることを明らかにし、さらに老化との関連も明らかにすることで、順調に研究を進捗させることができた。神経回路の障害と修復という現象にフォーカスを絞って研究を進めてきたが、その現象に関わる臓器群は非常に多彩であり、当初の想定よりも大きな研究領域に成長しつつある。また生体システムと神経系の双方向性連関のメカニズムの一部を解明できたこと、血液脳(脊髄)関門が神経障害に重要な役割を有することの発見、病態下で出現する新規の細胞群の同定、ヒト特異的miRNAが神経変性疾患の病態制御に関わることの発見また神経変性疾患と生体システムの連関を見いだすことができたことが特筆すべき成果である。

今後の研究の推進方策

今後は特に重要な知見のみにフォーカスを絞り込んで研究を進めていく必要があると考える。以下の2点を重点事項として捉えている。
1.新たな概念の構築に繋がるような発見を深める。
2.中枢神経障害による神経障害を改善する治療法開発に繋がりうる基礎的知見に注力する。

評価記号
中間評価所見 (区分)

A+: 研究領域の設定目的に照らして、期待以上の進展が認められる

報告書

(6件)
  • 2023 研究概要(中間評価) ( PDF )   中間評価(所見) ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 研究概要(採択時) ( PDF )   審査結果の所見 ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 2件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 10件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Utilization of ethanolamine phosphate phospholyase as a unique astrocytic marker2023

    • 著者名/発表者名
      Tsujioka Hiroshi、Yamashita Toshihide
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 17 ページ: 1097512-1097512

    • DOI

      10.3389/fncel.2023.1097512

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intravital Imaging Reveals the Ameliorating Effect of Colchicine in a Photothrombotic Stroke Model via Inhibition of Neutrophil Recruitment2022

    • 著者名/発表者名
      Shibuya Nao、Itokazu Takahide、Ueda Tsubasa、Yamashita Toshihide
    • 雑誌名

      Translational Stroke Research

      巻: 14 号: 1 ページ: 100-110

    • DOI

      10.1007/s12975-022-01022-7

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CXCR4 signaling regulates repair Schwann cell infiltration into the spinal cord after spinal cord injury in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Furumiya Takeru、Itokazu Takahide、Nakanishi Toru、Yamashita Toshihide
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 22 ページ: 323-326

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.12.022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel aquaporin-4-associated optic neuritis rat model with severe pathological and functional manifestations2022

    • 著者名/発表者名
      Morita Yuko、Itokazu Takahide、Nakanishi Toru、Hiraga Shin-ichiro、Yamashita Toshihide
    • 雑誌名

      Journal of Neuroinflammation

      巻: 19 号: 1 ページ: 263-263

    • DOI

      10.1186/s12974-022-02623-7

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Humanized Anti-RGMa Antibody Treatment Promotes Repair of Blood-Spinal Cord Barrier Under Autoimmune Encephalomyelitis in Mice2022

    • 著者名/発表者名
      Hirata Takeshi、Itokazu Takahide、Sasaki Atsushi、Sugihara Fuminori、Yamashita Toshihide
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 13 ページ: 870126-870126

    • DOI

      10.3389/fimmu.2022.870126

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-nucleus RNA sequencing identified cells with ependymal cell-like features enriched in neonatal mice after spinal cord injury2022

    • 著者名/発表者名
      Ikeda-Yorifuji Iyo、Tsujioka Hiroshi、Sakata Yasushi、Yamashita Toshihide
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 181 ページ: 22-38

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.04.006

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effects of Bone Morphogenetic Protein 4 on adult neural stem cell proliferation, differentiation and survival in an in vitro model of ischemic stroke2022

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Ahmed K.M.A.、Nakagawa Hiroshi、Isaksen Toke Jost、Yamashita Toshihide
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 183 ページ: 17-29

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.07.004

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] RGMa Signal in Macrophages Induces Neutrophil‐Related Astrocytopathy in NMO2022

    • 著者名/発表者名
      Iwamoto Shosuke、Itokazu Takahide、Sasaki Atsushi、Kataoka Hirotoshi、Tanaka Shinji、Hirata Takeshi、Miwa Keiko、Suenaga Toshihiko、Takai Yoshiki、Misu Tatsuro、Fujihara Kazuo、Yamashita Toshihide
    • 雑誌名

      Annals of Neurology

      巻: 91 号: 4 ページ: 532-547

    • DOI

      10.1002/ana.26327

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Age-dependent decline in remyelination capacity is mediated by apelin-APJ signaling2021

    • 著者名/発表者名
      Masumi Ito, Rieko Muramatsu, Yuki Kato, Bikram Sharma, Akiko Uyeda, Shogo Tanabe, Harutoshi Fujimura, Hiroyasu Kidoya, Nobuyuki Takakura, Yukio Kawahara, Masaki Takao, Hideki Mochizuki, Akiyoshi Fukamizu, Toshihide Yamashita
    • 雑誌名

      Nature Aging

      巻: 1 号: 3 ページ: 284-294

    • DOI

      10.1038/s43587-021-00041-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Interleukin-17A regulates ependymal cell proliferation and functional recovery after spinal cord injury in mice2021

    • 著者名/発表者名
      Miyajima Hisao、Itokazu Takahide、Tanabe Shogo、Yamashita Toshihide
    • 雑誌名

      Cell Death and Disease

      巻: 12 号: 8 ページ: 766-766

    • DOI

      10.1038/s41419-021-04064-1

    • 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
  • [学会発表] Development of therapeutic strategies to repair neuronal network for the central nervous system diseases.2023

    • 著者名/発表者名
      Yamashita, T.
    • 学会等名
      Oral Neuroscience 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of therapeutic strategies to repair neuronal network for the central nervous system diseases.2023

    • 著者名/発表者名
      Yamashita, T.
    • 学会等名
      国立精神・神経医療研究センター 神経研究所 特別講演
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 中枢神経回路の障害と修復を制御するメカニズムと治療法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      山下俊英
    • 学会等名
      第40回日本神経治療学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 中枢神経回路の障害と修復を制御するメカニズムと治療法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      山下俊英
    • 学会等名
      第62回日本神経学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミクログリアによる皮質脊髄路の保護作用と軸索誘導2021

    • 著者名/発表者名
      山下俊英
    • 学会等名
      第43回日本生物学的精神医学会・第51回日本神経精神薬理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 中枢神経回路の障害と修復を制御するメカニズムと治療法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      山下俊英
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Integrated approach on neural network dynamics.2021

    • 著者名/発表者名
      山下俊英
    • 学会等名
      The 3rd Monash University, Osaka University Joint Symposium on Advanced Biomedical Sciences
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of therapeutic strategies to repair neuronal network for the central nervous system diseases.2021

    • 著者名/発表者名
      山下俊英
    • 学会等名
      OIST Workshop; Axon Degeneration and Regeneration 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of the drug that targets neurons, immune cells, and blood vessels to repair neuronal network for the central nervous system diseases.2021

    • 著者名/発表者名
      山下俊英
    • 学会等名
      2021 Neural Regeneration Symposium and 12th Asia Pacific Symposium on Neural Regeneration, International Round table Discussion
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neural network repair for the central nervous system diseases.2021

    • 著者名/発表者名
      山下俊英
    • 学会等名
      Second Affiliated Hospital of Zhejiang University School of Medicine Guangji Academic Series; Pain Forum
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 大阪大学大学院医学系研究科 分子神経科学

    • URL

      http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/molneu/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院医学系研究科分子神経科学

    • URL

      http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/molneu/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-07-08   更新日: 2025-06-20  

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