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機能的ドーパミン神経細胞サブセットの解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K20318
補助金の研究課題番号 20H03549 (2020-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2020-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分51010:基盤脳科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

藤山 文乃  北海道大学, 医学研究院, 教授 (20244022)

研究分担者 高橋 晋  同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (20510960)
和久 剛  同志社大学, 生命医科学部, 准教授 (40613584)
苅部 冬紀  北海道大学, 医学研究院, 助教 (60312279)
平井 康治  同志社大学, 研究開発推進機構, 助教 (30648431)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2024年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2024年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード大脳基底核 / ドーパミン / ドーパミン神経細胞 / パーキンソン病
研究開始時の研究の概要

パーキンソン病の原因は黒質緻密部のドーパミン神経細胞の変性脱落であるが、どのドーパミン神経細胞サブセットの変性脱落がパーキンソン病のどの症状を引き起こすのかはわかっていない。応募者らを含む複数のグループの研究により、黒質緻密部のドーパミン神経細胞は、その領域ごとに不明瞭ながら近接した線条体領域へ投射するトポグラフィーを示すことがわかっているが、この投射様式の違いと遺伝子発現の違いとを結びつける要因はわかっていない。本研究課題では、ドーパミン神経細胞の投射様式と遺伝子発現プロファイリングとの相関を明らかにし、機能的ドーパミン神経細胞サブセットを同定することで、大脳基底核回路の機能的解明を行う。

研究実績の概要

「機能的ドーパミン神経細胞サブセットの解明(令和2年度-令和6年度)」の申請時、研究代表者は同志社大学に所属しており、同大学内の研究分担者と本課題を遂行する予定であった。しかし本課題が採択された令和2年4月と同時に研究代表者が北海道大学大学院医学研究院解剖学分野に異動になり、さらにその直前からCOVID-19が流行し、北海道-京都間の出張はもとより各大学の研究が大幅に制限されることとなった。そのため、可能な限り研究代表者が所属する北海道大学内で申請課題を遂行すべく、北海道大学遺伝子病制御研究所の村上正晃教授(生理研教授兼任)とRNA sequencing法に関する共同研究を開始した。この共同研究により、本課題における黒質緻密部のドーパミン神経細胞を遺伝子特性によってクラスター分類することが可能となった。また線条体の中にD1R遺伝子を持つ直接路ニューロンとD2R遺伝子を持つ間接路ニューロンが偏在している部位があり、それが黒質緻密部の特定の部位と投射関係にあることも明らかにした(Ogata et al., 2022)。最近、アデノ随伴ウイルスのセロタイプ 1(AAV1)が効率的に順行性経シナプス伝播することが報告された(Zingg et al., Neuron, 2017)。しかしこの手法はグルタミン酸作動性興奮性シナプスおよびGABA作動性抑制性シナプスでは成功例の報告があるものの、ドーパミン作動性シナプスでの成功例がなかった。私たちは昨年、世界で初めてドーパミン作動性シナプスにおけるAAV1順行性経シナプス伝播実験に成功し、国際学会に発表して論文投稿中である(Karube et al., submitted)。この成功により、当初予定していた方法よりもより直接的な方法でどのドーパミン細胞がポスト側のどの細胞にシナプス伝搬するのかを解明することが可能になった。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 6件、 招待講演 14件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] UCLA/NIH(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] カロリンスカ研究所(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] UCLA/NIH(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] カロリンスカ研究所(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Monash University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Karolinska Institute(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Anterograde trans-neuronal labeling of striatal interneurons in relation to dopamine neurons in the substantia nigra pars compacta2024

    • 著者名/発表者名
      Karube Fuyuki、Yang Yang、Kobayashi Kenta、Fujiyama Fumino
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroanatomy

      巻: 18 ページ: 1325368-1325368

    • DOI

      10.3389/fnana.2024.1325368

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optogenetic activation of the VTA-hippocampal pathway facilitates rapid adaptation to changes in spatial goals2023

    • 著者名/発表者名
      Yuta Tamatsu, Hirotsugu Azechi, Riku Takahashi, Fumiya Sawatani, Kaoru Ide, Fumino Fujiyama, Susumu Takahashi
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 号: 12 ページ: 108536-108536

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.108536

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Empagliflozin attenuates arrhythmogenesis in diabetic cardiomyopathy by normalizing intracellular Ca handling in ventricular cardiomyocytes2023

    • 著者名/発表者名
      Kadosaka Takahide、Watanabe Masaya、Natsui Hiroyuki、Koizumi Takuya、Nakao Motoki、Koya Taro、Hagiwara Hikaru、Kamada Rui、Temma Taro、Karube Fuyuki、Fujiyama Fumino、Anzai Toshihisa
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology

      巻: 324 号: 3 ページ: H341-H354

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00391.2022

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Conservation of the Direct and Indirect Pathway Dichotomy in Mouse Caudal Striatum With Uneven Distribution of Dopamine Receptor D1- and D2-Expressing Neurons2022

    • 著者名/発表者名
      Ogata Kumiko、Kadono Fuko、Hirai Yasuharu、Inoue Ken-ichi、Takada Masahiko、Karube Fuyuki、Fujiyama Fumino
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroanatomy

      巻: 16 ページ: 1-22

    • DOI

      10.3389/fnana.2022.809446

    • 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
  • [雑誌論文] Pathophysiological Potentials of NRF3-Regulated Transcriptional Axes in Protein and Lipid Homeostasis2021

    • 著者名/発表者名
      Waku Tsuyoshi、Kobayashi Akira
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 号: 23 ページ: 12686-12686

    • DOI

      10.3390/ijms222312686

    • 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] NRF3 upregulates gene expression in SREBP2-dependent mevalonate pathway with cholesterol uptake and lipogenesis inhibition2021

    • 著者名/発表者名
      Waku Tsuyoshi、Hagiwara Toru、Tamura Natsuko、Atsumi Yuri、Urano Yasuomi、Suzuki Mikiko、Iwami Takuya、Sato Katsuya、Yamamoto Masayuki、Noguchi Noriko、Kobayashi Akira
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 10 ページ: 103180-103180

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.103180

    • 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] Overlapping Projections of Neighboring Direct and Indirect Pathway Neostriatal Neurons to Globus Pallidus External Segment2020

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Shinichiro、Sohn Jaerin、Tanaka Takuma、Takahashi Megumu、Ishida Yoko、Yamauchi Kenta、Koike Masato、Fujiyama Fumino、Hioki Hiroyuki
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 23 号: 9 ページ: 101409-101409

    • DOI

      10.1016/j.isci.2020.101409

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deep learning-assisted comparative analysis of animal trajectories with DeepHL2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Maekawa, Kazuya Ohara, Yizhe Zhang, Matasaburo Fukutomi, Sakiko Matsumoto, Kentarou Matsumura, Hisashi Shidara, Shuhei J. Yamazaki, Ryusuke Fujisawa, Kaoru Ide, Naohisa Nagaya, Koji Yamazaki, Shinsuke Koike, Takahisa Miyatake, Koutarou D. Kimura, Hiroto Ogawa, Susumu Takahashi, and Ken Yoda
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 5316-5316

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19105-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reinforcement schedules differentially affect learning in neuronal operant conditioning in rats2020

    • 著者名/発表者名
      Song Kichan、Takahashi Susumu、Sakurai Yoshio
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 153 ページ: 62-67

    • DOI

      10.1016/j.neures.2019.04.003

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Reconfigurable Maze Provides Flexible, Scalable, Reproducible, and Repeatable Tests2020

    • 著者名/発表者名
      Hoshino Satoshi、Takahashi Riku、Mieno Kana、Tamatsu Yuta、Azechi Hirotsugu、Ide Kaoru、Takahashi Susumu
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 23 号: 1 ページ: 100787-100787

    • DOI

      10.1016/j.isci.2019.100787

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Morphological Reevaluation of the Network in Basal Ganglia Network2024

    • 著者名/発表者名
      藤山文乃
    • 学会等名
      Gordon Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Morphological Reevaluation of the Network in Basal Ganglia2024

    • 著者名/発表者名
      藤山文乃
    • 学会等名
      International Symposium on Brain Science
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Morphological Re-evaluation of network in the rodent basal ganglia network2023

    • 著者名/発表者名
      藤山文乃
    • 学会等名
      International Conference for Neurons and Brain Disease
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Morphological Reevaluation of the Network in Basal Ganglia2023

    • 著者名/発表者名
      藤山文乃
    • 学会等名
      第53回日本臨床神経生理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Morphological Reevaluation of the Network in Basal Ganglia2023

    • 著者名/発表者名
      藤山文乃
    • 学会等名
      第63回日本定位・機能神経外科学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大脳基底核の形態学的解析2023

    • 著者名/発表者名
      藤山文乃
    • 学会等名
      第37回日本大脳基底核研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell type and compartment selective excitatory/inhibitory projection2023

    • 著者名/発表者名
      苅部冬紀、藤山文乃
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Excitatory projection parallel to the striatonigral pathway in caudal part of the basal ganglia in rodent2023

    • 著者名/発表者名
      平井康治、藤山文乃
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [学会発表] 大脳基底核の線条体黒質投射と並列な興奮性投射を形成する新規ニューロンの発見2023

    • 著者名/発表者名
      平井康治、藤山文乃
    • 学会等名
      第69回東北・北海道連合支部学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [学会発表] 順行性経シナプス性 AAV による黒質ドーパミン神経細胞と線条体神経2023

    • 著者名/発表者名
      楊洋、苅部冬紀、平井康治、藤山文乃
    • 学会等名
      第69回東北・北海道連合支部学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [学会発表] Anterograde trans-synaptic visualization of the striatal neurons innervated by dopaminergicneurons in the substantia nigra pars compacta in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Karube F, Yang Y, Fujiyama F.
    • 学会等名
      Neuroscience 2023 (Annual meeting for the Society for Neuroscience)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of anterograde trans-synaptic labeling on nigrostriatal and2023

    • 著者名/発表者名
      Fuyuki Karube, Yang Yang, Yasuharu Hirai, Fumino Fujiyama
    • 学会等名
      適応回路国際シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳基底核尾側部に組み込まれている興奮性ニューロンの組織学的解析2023

    • 著者名/発表者名
      平井康治、藤山文乃
    • 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
  • [学会発表] 順行性経シナプス性AAVによるドーパミン神経細胞の標的細胞標識の試み2023

    • 著者名/発表者名
      苅部 冬紀、楊 洋、 平井 康治、藤山 文乃
    • 学会等名
      第128回日本解剖学会総会・ 全国学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Exploring the brain regions projecting to the caudal striatum in mice2023

    • 著者名/発表者名
      角野 風子、苅部 冬紀、平井 康治、藤山 文乃
    • 学会等名
      第128回日本解剖学会総会・ 全国学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Using a novel PV-Cre rat model to characterize pallidonigral cells2022

    • 著者名/発表者名
      藤山文乃
    • 学会等名
      DOPAMINE2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 大脳基底核の形態学的解析2022

    • 著者名/発表者名
      藤山文乃
    • 学会等名
      日本解剖学会 第68回東北・北海道連合支部学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大脳基底核の形態学的解析からわかったこと2022

    • 著者名/発表者名
      藤山文乃
    • 学会等名
      第102回北海道医学大会生理系分科会・第102回日本生理学会北海道地方会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 淡蒼球外節尾側領域での聴覚応答に関わる脳領域の探索2022

    • 著者名/発表者名
      平井康治、藤山文乃
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ドーパミン受容体D1とD2の発現が偏る尾側線条体の腹側領域は、黒質外側部に投射する2022

    • 著者名/発表者名
      苅部 冬紀、緒方 久実子、角野 風子、 平井 康治、高田 昌彦、井上 謙一、藤山 文乃
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] マウス尾側線条体におけるドーパミン受容体不等発現領域とその投射様式2022

    • 著者名/発表者名
      苅部冬紀、緒方久実子、角野風子、平井康治、藤山文乃
    • 学会等名
      日本解剖学会 第68回東北・北海道連合支部学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Cell type and compartment selective pallidostriatal innervation in rats2021

    • 著者名/発表者名
      Karube F, Fujiyama F
    • 学会等名
      日本神経科学学会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 大脳皮質-黒質神経回路のトレーシングおよび免 疫組織化学的解析2021

    • 著者名/発表者名
      宮﨑 晴子、立川 哲也、平井 康治、苅部 冬紀、宮坂 知宏、藤山 文乃、山川 和弘、貫名 信行
    • 学会等名
      日本神経科学学会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 淡蒼球外節から線条体への抑制性投射は線条体マトリックス領域に強い選択性を示す2021

    • 著者名/発表者名
      苅部 冬紀
    • 学会等名
      日本解剖学会 第67回 東北・北海道連合支部学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 淡蒼球外節の聴覚刺激応答部に入力する脳領域の解析2021

    • 著者名/発表者名
      平井康治、藤山文乃
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 大脳基底核の形態学的解析から見えてきたこと2021

    • 著者名/発表者名
      藤山 文乃
    • 学会等名
      第126回日本解剖学会・第98回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploring novel neural circuits involved in the external segment of globus pallidus2021

    • 著者名/発表者名
      苅部 冬紀
    • 学会等名
      第126回日本解剖学会・第98回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploring novel neural circuits involved in the external segment of globus pallidus2021

    • 著者名/発表者名
      Fuyuki KARUBE, Fumino Fujiyama
    • 学会等名
      第126回日本解剖学会・ 第98回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ラット淡蒼球外節ニューロンの聴覚応答の解析2020

    • 著者名/発表者名
      平井康治、藤山文乃
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 大脳基底核の解剖学的解析2020

    • 著者名/発表者名
      苅部 冬紀、 藤山 文乃
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大脳皮質から淡蒼球外節へ投射する錐体細胞とそのシナプス標的2020

    • 著者名/発表者名
      苅部 冬紀, 高橋 晋, 小林 憲太, 藤山 文乃
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ラット前頭皮質から淡蒼球外節への投射様式2020

    • 著者名/発表者名
      苅部 冬紀、 藤山 文乃
    • 学会等名
      日本解剖学会  第6 6 回東北・北海道連合支部学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Differential cortical and pallidal inputs to the striosome and matrix compartments in the rat striatum.2020

    • 著者名/発表者名
      Fuyuki KARUBE, Fumino Fujiyama
    • 学会等名
      SFN Global Connectome  A Virtual Event
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 北海道大学 大学院医学研究院 解剖学分野 組織細胞学教室

    • URL

      https://anatomy3.hokkaido.university

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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