| 研究課題/領域番号 |
21K06772
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分48020:生理学関連
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| 研究機関 | 東北大学 (2023)
国際医療福祉大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
山下 勝幸 東北大学, 医学系研究科, 学術研究員 (20183121)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 電気的軸索誘導 / インテグリン / カルシウムイオン / 微小管 / 網膜神経節細胞 / 視神経 / 鶏胚 / 電場 / 培養 / 蛍光色素 / galvanotropism / 鶏胚網膜 / 細胞外マトリックス / カルシウム / 軸索ガイダンス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
発生期の網膜内には細胞外電位勾配が存在し、網膜神経節細胞の軸索はこの電場に誘導されて伸長・集合する。これまでにインテグリンと細胞外Ca2+が電気的軸索誘導のキー分子である証拠を得た。本研究で解明すべき点は、
① 電場により軸索細胞膜近傍Ca2+が非対称に分布するか、
② インテグリンが非対称に活性化されると微小管が非対称にstabilizeされるか、である。
そのために超高倍率共焦点蛍光撮像システムを構築し、細胞膜近傍Ca2+の動態と軸索内微小管の分布を解析する。本研究の学術的意義は、従来の常識を覆す軸索ガイダンスメカニズムの提起にあり、電場の応用により神経再生へ向けた新技術を創出する。
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| 研究成果の概要 |
本研究代表者は、発生期の網膜内に細胞外電位勾配が存在し、網膜神経節細胞の軸索はこの電場に誘導されて伸長することを発見した(Yamashita, 2013)。2018年度基盤研究(C)において、インテグリンと細胞外Ca2+が電気的軸索誘導のキー分子であることを明らかにした。本研究では、電場が起こすCa2+流により軸索細胞膜近傍のCa2分布が非対称になり、Ca2+によるインテグリン活性の抑制が陰極側で減少し微小管が陰極側で安定化されることにより、軸索は陰極側へ向かって伸長することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
網膜を含む中枢神経で最初に分化するニューロンは長距離にわたって伸長する軸索を出す。その誘導には『長距離化学誘引分子』が想定されたが、現在は否定された。網膜では神経節細胞が最初に分化し、その軸索は視神経乳頭へ誘導されるが、そのメカニズムは不明であった。本研究の学術的意義は、発生期の網膜内に存在し視神経乳頭へ収束する電場に神経節細胞の軸索が誘導され、その分子メカニズムを解明したことにある。電気的軸索誘導の最初の報告は1920年であるが、その分子メカニズムは不明であった。電気的軸索誘導の応用により、iPS細胞から分化させたニューロンの軸索を正しい方向へ誘導することが可能になる。
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