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人為的シナプスコネクトと神経再編の環境制御による超適応機構の解析と創出

公募研究

研究領域身体-脳の機能不全を克服する潜在的適応力のシステム論的理解
研究課題/領域番号 22H04786
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関愛知医科大学

研究代表者

武内 恒成  愛知医科大学, 医学部, 教授 (90206946)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード超適応 / 再生医療 / 脊髄損傷 / 神経再生 / 神経回路 / シナプス / 細胞外環境
研究開始時の研究の概要

我々の神経接続という新規の治療基軸と阻害因子除去を融合した「超回復モデル」を駆使し、回復過程の定量評価をヒトへの外挿可能とするAI機械学習の強化と確立に挑戦する。運動機能再生と痛覚再生の評価解析とともに機械学習から解析する。超回復モデルさらにリハビリ導入モデルなどの相互比較から、主因子や従属変数などの関係性を見出す。我々の超回復モデル動物のシナプスコネクター・AI解析がフレイルの解析につながるような将来的議論と展開も可能とする研究推進と発信に進めてゆきたい。

研究実績の概要

本研究では既存の脊髄損傷モデルマウスの生理的回復スピードと修復度合を遥かに凌駕するマウスの作製を試みた。再生阻害因子コンドロイチン硫酸(CS)の不活性化およびシナプス形成因子シナプスコネクターの導入を同時に行った個体にリハビリテーションを組み合わせ、損傷後の神経組みかえを促進させ、損傷からの迅速な回復を達成することができた。この急速回復モデル作成とともに、その運動回復過程の解析に初めてAIモーションキャプチャーを取り入れた新規画像解析システムを確立し、急速な神経組みかえに対応する特徴的な行動変化・要素を抽出する。マウスモデルを高等動物およびヒトの生理回復系と同等のレベルに引き上げ、評価可能なハイスループット評価系を構築することも目的とした。シナプスコネクター導入およびT1ASOにより顕在化する行動の抽出を行う。そのパターン行動に対して、電気生理学的解析や組織化学的解析を併せて検討し、損傷後回復過程でのシナプス組み換え再編の超適応化の考察を進められるシステムをAIを導入することによって構築した。小動物ならではの個体数N数を重ね、人やサルの回復に外挿できるシステムに近づけるようになった。

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

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Oxford University/MRC Institute(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Endogenous chondroitin extends the lifespan and healthspan in C. elegans.2024

    • 著者名/発表者名
      Shibata Y, Tanaka Y, Sasakura H, Morioka Y, Sassa T, Fujii S, Mitsuzumi K, Ikeno M, Kubota Y, Kimura K, Toyoda H, Takeuchi K, Nishiwaki K.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 14 号: 1 ページ: 4813-4813

    • DOI

      10.1038/s41598-024-55417-7

    • 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] Human-induced pluripotent stem cell-derived neural stem/progenitor cell ex vivo gene therapy with synaptic organizer CPTX for spinal cord injury2024

    • 著者名/発表者名
      Saijo Y, Nagoshi N, Kawai M, Kitagawa T, Suematsu Y, Ozaki M, Shinozaki M, Kohyama J, Shibata S, Takeuchi K, Nakamura M, Yuzaki M, Okano H.
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports.

      巻: 19 号: 3 ページ: 100393-100393

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2024.01.007

    • 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] Inhibitory effects of estetrol on the invasion and migration of immortalized human endometrial stromal cells2024

    • 著者名/発表者名
      Wakatsuki A, Lin Y, Kojima S, Matsushita H, Takeuchi K, Umezawa K.
    • 雑誌名

      Endocrine Journal

      巻: 71 号: 2 ページ: 199-206

    • DOI

      10.1507/endocrj.EJ23-0397

    • ISSN
      0918-8959, 1348-4540
    • 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] Protocol for highly selective transgene expression through the flip-excision switch system by using a unilateral spacer sequence in rodents2023

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Natsuki、Kato Shigeki、Nishizawa Kayo、Sugawara Masateru、Takeuchi Kosei、Miyasaka Yoshiki、Mashimo Tomoji、Kobayashi Kazuto
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 4 号: 4 ページ: 102667-102667

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2023.102667

    • 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] Inhibition of MLCK?mediated migration and invasion in human endometriosis stromal cells by NF?κB inhibitor DHMEQ2023

    • 著者名/発表者名
      Lin Yinzhi、Kojima Shiori、Ishikawa Ayaka、Matsushita Hiroshi、Takeuchi Yuka、Mori Yuki、Ma Jun、Takeuchi Kosei、Umezawa Kazuo、Wakatsuki Akihiko
    • 雑誌名

      Molecular Medicine Reports

      巻: 28 号: 2 ページ: 4412-4412

    • DOI

      10.3892/mmr.2023.13028

    • 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] 2. Highly selective transgene expression through the flip-excision switch system by using a unilateral spacer sequence.2023

    • 著者名/発表者名
      Matsushita, N.*, Kato, S.*, Nishizawa, K., Sugawara, M., Takeuchi, K., Miyasaka, Y., Mashimo, T. and Kobayashi, K. * Equal contribution
    • 雑誌名

      Cell Rep. Methods

      巻: 3 号: 2 ページ: 100393-100393

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2022.100393

    • 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] Inhibition of Transglutaminase 2 Reduces Peritoneal Injury in a Chlorhexidine-Induced Peritoneal Fibrosis Model2023

    • 著者名/発表者名
      Kunoki S, Tatsukawa H, Sakai Y, Kinashi H, Kariya T, Suzuki Y, Mizuno M, Yamaguchi M, Sasakura H, Ikeno M, Takeuchi K, Ishimoto T, Hitomi K, Ito Y
    • 雑誌名

      Laboratory Investigation

      巻: 103 号: 4 ページ: 100050-100050

    • DOI

      10.1016/j.labinv.2022.100050

    • 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] Increased urinary albumin leakage is related to injuries of glomerular glycocalyx and podocytes, and associated with tubular dysfunction in preeclampsia.2023

    • 著者名/発表者名
      Watanabe K, Okamoto T, Saitou T, Iwasaki A, Matsushita H, Takeuchi K, Asai A, Ito Y, Hara M, Wakatsuki A.
    • 雑誌名

      Pregnancy Hypertens

      巻: 17 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1016/j.preghy.2023.02.001

    • 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
  • [学会発表] 人工シナプスコネクターと再生環境整備からの脊髄損傷回復と応用2023

    • 著者名/発表者名
      武内恒成
    • 学会等名
      第38回 日本脊髄外科学会総会 教育講演
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人為的シナプスコネクトによる慢性期脊髄損傷回復への試み2023

    • 著者名/発表者名
      武内恒成
    • 学会等名
      第66回日本神経科学会 64回日本神経病理学会 合同大会 シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 神経機能操作を実現する材料科学との融合2023

    • 著者名/発表者名
      武内恒成
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会  シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 人工シナプス架橋分子CPTXおよび細胞外マトリックス再生環境整備による慢性期脊髄損傷回復の試み2023

    • 著者名/発表者名
      笹倉 寛之1、鈴木 邦道2、池野 正史1、森岡 幸1、武内 由佳1、柚崎 通介2、武内 恒成
    • 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
  • [学会発表] 哺乳類の組織構築と維持老化に細胞外マトリックスとしてのコンドロイチン硫酸はいかに関わるか2023

    • 著者名/発表者名
      武内恒成
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会  シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規人工シナプスコネクターによる神経機能の回復2023

    • 著者名/発表者名
      武内恒成
    • 学会等名
      第23回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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