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神経回路イメージングによる脳機能理解と病態メカニズム制御

研究課題

研究課題/領域番号 21K07580
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

下條 雅文  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, 研究統括 (20455348)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード光イメージング / PETイメ―ジング / 回路 / 炎症 / 認知症 / イメージング / 回路病態 / 多細胞 / 神経回路 / 生体脳イメージング
研究開始時の研究の概要

認知症を呈する神経疾患において回路破綻に起因する発症カスケードが提唱されており、こうした病態を画像評価しその制御法を確立する事は極めて重要性が高い。本研究課題では、脳深部回路を構成する多細胞活動を脳局所と全脳で生体脳イメージングする事を実現し、同細胞群の活動により調節される回路の制御基盤の理解とそれらが破綻するメカニズム解明に取り組む事を通じて、イメージング創薬へと繋がる技術基盤の確立を目指す。

研究成果の概要

本研究課題では、脳深部の神経回路を構成する多様な細胞活動を脳局所と全脳で生体脳イメージングする事を実現し、同細胞群の活動により調節される神経回路の制御基盤とそれらが破綻し認知症病態を生じるメカニズムの解明を目的とした。研究成果として、(1)生体光イメージングにより大脳回路におけるニューロンやグリア細胞の活動を画像計測する実験システムが構築され、(2)PETレポーターイメージング技術を基軸とした全脳範囲での画像解析が実現された。また、(3)これら手法を利用して認知症モデル動物脳における回路病態の画像解析の実施に向けた着実な進展が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題の成果として、ニューロンやアストロサイト細胞活動の相互作用を脳局所と全脳でイメージングを基軸とした手法により調べる研究プラットフォームが構築された。また、タウ蓄積を呈する認知症モデルマウス脳において、回路を構成する細胞群の中で特に抑制性ニューロンやグリア細胞の機能に障害を生じるている可能性が明らかとなった。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Selective dysfunction of fast-spiking inhibitory interneurons and disruption of perineuronal nets in a tauopathy mouse model.2023

    • 著者名/発表者名
      Kudo T, Takuwa H, Takahashi M, Urushihata T, Shimojo M, Sampei K, Yamanaka M, Tomita Y, Sahara N, Suhara T, Higuchi M
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 号: 4 ページ: 106342-106342

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.106342

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A quantitative in vivo imaging platform for tracking pathological tau depositions and resultant neuronal death in a mouse model2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Taeko、Ono Maiko、Seki Chie、Sampei Kazuaki、Shimojo Masafumi、Kawamura Kazunori、Zhang Ming-Rong、Sahara Naruhiko、Takado Yuhei、Higuchi Makoto
    • 雑誌名

      European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging

      巻: 49 号: 13 ページ: 4298-4311

    • DOI

      10.1007/s00259-022-05898-3

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Central role for p62/SQSTM1 in the elimination of toxic tau species in a mouse model of tauopathy2022

    • 著者名/発表者名
      Ono Maiko、Komatsu Masaaki、Ji Bin、Takado Yuhei、Shimojo Masafumi、Minamihisamatsu Takeharu、Warabi Eiji、Yanagawa Toru、Matsumoto Gen、Aoki Ichio、Kanaan Nicholas M.、Suhara Tetsuya、Sahara Naruhiko、Higuchi Makoto
    • 雑誌名

      Aging Cell

      巻: 21 号: 7

    • DOI

      10.1111/acel.13615

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A first-in-human study of 11C-MTP38, a novel PET ligand for phosphodiesterase 72021

    • 著者名/発表者名
      Kubota Manabu、Seki Chie、Kimura Yasuyuki、Takahata Keisuke、Shimada Hitoshi、Takado Yuhei、Matsuoka Kiwamu、Tagai Kenji、Sano Yasunori、Yamamoto Yasuharu、Okada Maki、Kikuchi Tatsuya、Ichise Masanori、Kawamura Kazunori、Zhang Ming-Rong、Higuchi Makoto
    • 雑誌名

      European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging

      巻: 41 号: 11 ページ: 2928-2943

    • DOI

      10.1177/0271678x211004150

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MRS-measured glutamate versus GABA reflects excitatory versus inhibitory neural activities in awake mice2021

    • 著者名/発表者名
      Takado Yuhei、Takuwa Hiroyuki、Sampei Kazuaki、Urushihata Takuya、Takahashi Manami、Shimojo Masafumi、Uchida Shoko、Nitta Nobuhiro、Shibata Sayaka、Nagashima Keisuke、Ochi Yoshihiro、Ono Maiko、Maeda Jun、Tomita Yutaka、Sahara Naruhiko、Near Jamie、Aoki Ichio、Shibata Kazuhisa、Higuchi Makoto
    • 雑誌名

      Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism

      巻: 42 号: 1 ページ: 197-212

    • DOI

      10.1177/0271678x211045449

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A genetically targeted reporter for PET imaging of deep neuronal circuits in mammalian brains2021

    • 著者名/発表者名
      Shimojo M、Ono M、Takuwa H、Mimura K、Nagai Y、Fujinaga M、Kikuchi T、Okada M、Seki C、Tokunaga M、Maeda J、Takado Y、Takahashi M、Minamihisamatsu T、Zhang M‐R、Tomita Y、Suzuki N、Maximov A、Suhara T、Minamimoto T、Sahara N、Higuchi M
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: 40 号: 22

    • DOI

      10.15252/embj.2021107757

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neurodegenerative processes accelerated by protein malnutrition and decelerated by essential amino acids in a tauopathy mouse model2021

    • 著者名/発表者名
      Sato H、Takado Y、Toyoda S、Tsukamoto-Yasui M、Minatohara K、Takuwa H、Urushihata T、Takahashi M、Shimojo M、Ono M、Maeda J、Orihara A、Sahara N、Aoki I、Karakawa S、Isokawa M、Kawasaki N、Kawasaki M、Ueno S、Kanda M、Nishimura M、Suzuki K、Mitsui A、Nagao K、Kitamura A、Higuchi M
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 号: 43 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1126/sciadv.abd5046

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 脳疾患モデル動物を用いたPET画像解析2023

    • 著者名/発表者名
      下條 雅文
    • 学会等名
      第66回日本神経化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivo assessment of progressive astrogliosis in rTg4510 tauopathy animal brains2023

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi, Minamihisamatsu Takeharu, Takahiro Shimizu, Uchida Shoko, Takahashi Manami, Takuwa Hiroyuki, Matsushita Yumi, Yanai Rin, Minatohara Keiichiro, Zhang Ming-Rong, Sahara Naruhiko, Higuchi Makoto
    • 学会等名
      SfN2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vivo assessment of progressive astrogliosis in rTg4510 tauopathy animal brains2023

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi, Minamihisamatsu Takeharu, Takahiro Shimizu, Uchida Shoko, Takahashi Manami, Takuwa Hiroyuki, Matsushita Yumi, Yanai Rin, Minatohara Keiichiro, Zhang Ming-Rong, Sahara Naruhiko, Higuchi Makoto
    • 学会等名
      第50回 内藤カンファレンス
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular profiles of inflammatory astrocyte in rTg4510 tauopathy animal brains2023

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi, Minamihisamatsu Takeharu, Takahiro Shimizu, Uchida Shoko, Takahashi Manami, Takuwa Hiroyuki, Matsushita Yumi, Yanai Rin, Minatohara Keiichiro, Zhang Ming-Rong, Sahara Naruhiko, Higuchi Makoto
    • 学会等名
      第46回日本神経科学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 認知症モデル動物脳における炎症病態の画像解析2022

    • 著者名/発表者名
      下條 雅文
    • 学会等名
      タウ研究会2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] In vivo assessment of progressive astrogliosis in the pathophysiological cascade of rTg4510 tauopathy animal brains2022

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi, Minamihisamatsu Takeharu, Manami Takahashi, Takuwa Hiroyuki, Matsushita Yumi, Yanai Rin, Keiichiro Minatohara, Zhang Ming-Rong, Sahara Naruhiko, Higuchi Makoto
    • 学会等名
      第45回 日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] In vivo assessment of progressive astrogliosis in the pathophysiological cascade of rTg4510 tauopathy animal brains2022

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi, Minamihisamatsu Takeharu, Manami Takahashi, Takuwa Hiroyuki, Matsushita Yumi, Yanai Rin, Keiichiro Minatohara, Zhang Ming-Rong, Sahara Naruhiko, Higuchi Makoto
    • 学会等名
      Neuro2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ecDHFRイメージング用の遺伝子レポーターPETトレーサー[18F]FHP-TMPの開発2022

    • 著者名/発表者名
      大久保 崇之, 下條 雅文, 小野 麻衣子, 藤永 雅之, 小川 政直, 念垣 信樹, 永井 裕司, 南本 敬史, 樋口 真人, 張 明栄
    • 学会等名
      第62回日本核医学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳深部回路を可視化するPETレポーターイメージング技術2022

    • 著者名/発表者名
      下條 雅文
    • 学会等名
      第24回 日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Genetically targeted PET reporter imaging of deep neuronal circuit in the mammalian brain2021

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi、Ono Maiko、Takuwa Hiroyuki、Mimura Koki、Nagai Yuji、Fujinaga Masayuki、Kikuchi Tatsuya、Okada Maki、Seki Chie、Tokunaga Masaki、Maeda Jun、Takado Yuhei、Takahashi Manami、Minamihisamatsu Takeharu、Zhang Ming‐Rong、Tomita Yutaka、Suzuki Norihiro、Maximov Anton、Higuchi Makoto
    • 学会等名
      第44回 日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Genetically targeted PET reporter imaging of deep neuronal circuit in the mammalian brain2021

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi、Ono Maiko、Takuwa Hiroyuki、Mimura Koki、Nagai Yuji、Fujinaga Masayuki、Kikuchi Tatsuya、Okada Maki、Seki Chie、Tokunaga Masaki、Maeda Jun、Takado Yuhei、Takahashi Manami、Minamihisamatsu Takeharu、Zhang Ming‐Rong、Tomita Yutaka、Suzuki Norihiro、Maximov Anton、Higuchi Makoto
    • 学会等名
      第64回日本神経化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Genetically encoded reporter for PET monitoring of neuronal ensemble activities in the deep brain circuit2021

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi、Ono Maiko、Takuwa Hiroyuki、Mimura Koki、Nagai Yuji、Fujinaga Masayuki、Kikuchi Tatsuya、Okada Maki、Seki Chie、Tokunaga Masaki、Maeda Jun、Takado Yuhei、Takahashi Manami、Minamihisamatsu Takeharu、Zhang Ming‐Rong、Tomita Yutaka、Suzuki Norihiro、Maximov Anton、Higuchi Makoto
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] タウ病態モデルマウスにおける脳回路障害とその画像描出2021

    • 著者名/発表者名
      下條 雅文
    • 学会等名
      タウ研究会議
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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