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2022 年度 実績報告書

全身臓器の生理的・病理的免疫状態遷移の脳による検出機構

計画研究

研究領域グリアデコーディング:脳-身体連関を規定するグリア情報の読み出しと理解
研究課題/領域番号 20H05899
研究機関名古屋大学

研究代表者

和氣 弘明  名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (90455220)

研究分担者 足澤 悦子  大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教 (00446262)
研究期間 (年度) 2020-11-19 – 2025-03-31
キーワードミクログリア / 全身エリテマトーデス
研究実績の概要

SLEモデルであるTLR7誘導性SLEモデル(TLR7モデル)を使用し、SLEがウィルス感染などに伴って増悪することに着目し、TLR7モデルにPoly I:C投与を行い、行動変化と脳内炎症の有無を検討した(TLR7+Poly I:Cモデル)。TLR7+Poly I:Cモデルにおいても脾腫がみられ、SLE様症状を呈することが確認された。TLR7+Poly I:Cモデルはコントロール群(Vehicle群)と比較し、オープンフィールドテストで有意に中央滞在率が低下し、不安様症状を呈した。さらに、大脳皮質において、Poly I:C単独投与群(Vehicle+Poly I:C群)と比較して有意なCD3+CD11b-CD45+細胞数の増加がみられた。次に、CD3+細胞の動員にミクログリアが関与しているか検討するため、ミクログリア除去時のCD3+細胞数を解析した。Poly I:C投与の1週間前よりPLX3397(PLX)の投与を行い、ミクログリアを除去した。ミクログリア除去においてVehicle群と比較して有意に活動性の低下がみられ、TLR7+Poly I:Cモデルよりも低下の程度が大きかった。また、大脳皮質のCD3+CD11b-CD45+細胞数は、TLR7+Poly I:Cモデルと比較し、ミクログリア除去で有意に増加していた。CD4/CD8比は有意に低下し、TLR7+Poly I:Cモデルと比較してミクログリア除去でCD4+細胞数は有意差がないが、CD8+細胞数は有意に増加した。以上の結果から、TLR7+Poly I:Cモデルにおいて、大脳皮質でミクログリアがCD8+細胞の浸潤を抑制している可能性が示唆された。CD8+細胞の浸潤はループス腎炎における組織損傷に影響することが知られ、ミクログリアはSLEにおける脳実質の組織損傷から保護していることが考えられた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

新規SLEモデルの解析が順調に進んでる

今後の研究の推進方策

今後は、生体内イメージング技術を用いて、ミクログリアの局性、血液脳関門の透過性の変化を経時的に観察し、解析する。また、蛍光標識したリンパ球を移入し、脳実質内へ浸潤する過程を可視化する。ミクログリアがCD8+細胞を他細胞種と区別し検出する相互作用の挙動を明らかにする。また、RNA-seqによって、TLR7+Poly I:Cモデルとコントロール、TLR7モデルにおけるミクログリアの遺伝子発現解析を行う。さらに先行研究 (Haruwaka et al., 2019)で、ミクログリアは全身炎症に伴って脳血管周囲に遊走し、血液脳関門の透過性に寄与することを明らかにした。この研究の過程で、炎症が消退したのち、ミクログリアは血管周囲から離れ、再配置されることがわかった。この際に炎症時の血液脳関門の透過性増大によって血管内に存在していた蛍光色素を取り込んで、再配置されることがわかった。これはミクログリアを生体で標識することが可能であることを意味する。そこで、蛍光色素として、磁性コーティングされた量子ドットを用いて、ミクログリアを再配置させ、これをMRIで撮像させることを目指した。リポ多糖類で全身炎症を起こしたマウスの静脈内に磁性コーティングされた量子ドットを注入し、ミクログリアに特異的に取り込ませることに成功した。さらに炎症が治った後の再配置されたミクログリア内に量子ドットが取り込まれているのを生体2光子顕微鏡で可視化し、明らかにしたのちに、マウスMRIを撮像した。この状態で1細胞レベルでの検出は困難であることがわかったため、現在7Tの小動物用MRIを用いて、多発性硬化症モデル、およびアルツハイマー型認知症モデルでの検出検証を行っている。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Myelinated axon as a plastic cable regulating brain functions2023

    • 著者名/発表者名
      Sugio Shouta、Kato Daisuke、Wake Hiroaki
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 187 ページ: 45~51

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.11.002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microglia Enable Cross-Modal Plasticity by Removing Inhibitory Synapses2023

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto A, Kawamura N, Tarusawa E, Takeda I, Aoyama Y, Ohno N, Inoue M, Kagamiuchi M, Kato D, Matsumoto M, Hasegawa Y, Nabekura J, Schaefer A, Moorhouse AJ, Yagi T, Wake H
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2023.112383

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Elucidation of the neurological effects of clothianidin exposure at the no-observed-adverse-effect level (NOAEL) using two-photon microscopy in vivo imaging.2022

    • 著者名/発表者名
      NISHI Misaki、SUGIO Shouta、HIRANO Tetsushi、KATO Daisuke、WAKE Hiroaki、SHODA Asuka、MURATA Midori、IKENAKA Yoshinori、TABUCHI Yoshiaki、MANTANI Youhei、YOKOYAMA Toshifumi、HOSHI Nobuhiko
    • 雑誌名

      Journal of Veterinary Medical Science

      巻: 84 ページ: 585~592

    • DOI

      10.1292/jvms.22-0013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lighting up cosmic neuronal networks with transformative in vivo calcium imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Murayama Masanori、Wake Hiroaki
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 179 ページ: 1~2

    • DOI

      10.1016/j.neures.2022.04.007

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Piezo1/KLF15/IL-6 axis mediates immobilization-induced muscle atrophy2022

    • 著者名/発表者名
      Hirata Yu、Nomura Kazuhiro、Kato Daisuke、Tachibana Yoshihisa、Niikura Takahiro、Uchiyama Kana、Hosooka Tetsuya、Fukui Tomoaki、Oe Keisuke、Kuroda Ryosuke、Hara Yuji、Adachi Takahiro、Shibasaki Koji、Wake Hiroaki、Ogawa Wataru
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Investigation

      巻: 132 ページ: 1~13

    • DOI

      10.1172/JCI154611

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Controlled activation of cortical astrocytes modulates neuropathic pain-like behaviour2022

    • 著者名/発表者名
      Takeda Ikuko、Yoshihara Kohei、Cheung Dennis L.、Kobayashi Tomoko、Agetsuma Masakazu、Tsuda Makoto、Eto Kei、Koizumi Schuichi、Wake Hiroaki、Moorhouse Andrew J.、Nabekura Junichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-022-31773-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation and Manipulation of Neural Activity using Two-Photon Holographic Microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Kato Daisuke、Quan Xiangyu、Tanisumi Yuta、Guo Zhongtian、Morita Mitsuhiro、Takiguchi Tetsuya、Matoba Osamu、Wake Hiroaki
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.3791/64205

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] オリゴデンドロサイトのよる神経回路の同期性制御2023

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      第100回日本生理学会大会
  • [学会発表] In vivo Imaging of Cancer-Brain Immune Microenvironment Interactions2023

    • 著者名/発表者名
      Takahiro TSUJI, Mariko SHINDO, Rahadian Yudo HARTANTIO, Misuzu HORIKOSHI, Daisuke KATO, Hiroaki WAKE
    • 学会等名
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • [学会発表] Role of microglia in higher visual sensory integration2023

    • 著者名/発表者名
      鏡内 麻以、竹田 育子、和氣 弘明
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会
  • [学会発表] Change of the blood-brain barrier in Alzheimer’s disease model mice.2023

    • 著者名/発表者名
      Lingnan Hou, Jinglei Cheng, Zhongtian Guo, Daisuke Kato, Hiroaki Wake
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会
  • [学会発表] 生体イメージングで解き明かすグリア細胞の新規生理機能とその病態への寄与2022

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      第63回日本神経学会学術大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 多細胞回路動態の計測と操作2022

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      Cardiovascular Research Conference
    • 招待講演
  • [学会発表] 多細胞回路動態の計測と操作2022

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      Parkinson's Disease Expert Meeting~新たな治療選択肢を考える~
  • [学会発表] ミクログリアの新規生理機能2022

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      第4回量子生命科学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Microglia and sensory modality2022

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      NEURO2022
  • [学会発表] 光による神経・グリア生理活動の叙述と制御2022

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      第43回日本炎症・再生医学会(淡路島)
    • 招待講演
  • [学会発表] グリア細胞の生理機能と病態への関与2022

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      第16回日本パーキンソン病・運動障害疾患コレグレス
    • 招待講演
  • [学会発表] Microglia and sensory modality2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki WAKE
    • 学会等名
      Glia and Neuroimmune symposium held at Anhui Medical University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microglia and sensory modality2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki WAKE
    • 学会等名
      ISN-APSN2022Biennial Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Physiological and pathological functions of microglia2022

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
  • [学会発表] Physiological and Pathological functions of microglia2022

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      第51 回日本免疫学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 光で階層的に神経・グリア回路活動を叙述し、制御する研究を目指して2022

    • 著者名/発表者名
      和氣弘明
    • 学会等名
      レーザー学会年次大会

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公開日: 2023-12-25  

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