新生ニューロン群知能：脳の再生効率を決定する挙動と制御則の理解

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: ヘテロ群知能：多様な細胞の集団動態から切り拓く群知能システムの革新的設計論
• 研究課題/領域番号: 21H05106
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 金子 奈穂子 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (20464571)
• 研究期間 (年度): 2021-08-23 – 2024-03-31
• キーワード: 細胞移動 / 群知能 / 脳室下帯

研究実績の概要

１、新生ニューロンの集団移動パターンの解析：　新生ニューロンが蛍光標識される遺伝子改変マウスの脳室下帯組織を、細胞外基質を含むゲルに包埋して培養し、タイムラプス撮像（ライブイメージング）を行った。同時に、細胞核を蛍光試薬を用いて標識することにより、密着した集団を形成しながら移動する個々の新生ニューロンの挙動を追跡した。解析ソフトウェアを用いた自動細胞追跡を試みたが、細胞同士の密着や形態の多様性、移動中の分裂などから適用が困難であることがわかり、各時間のZスタック画像を目視で確認してマニュアルで追跡した。新生ニューロンは、密着した集団内でも同期した移動パターンは取らず、バリエーションに富んだ挙動を見せることがわかった。
２、新生ニューロンの集団移動の数理モデル化：　領域内研究者と共同で、ゲル中を集団移動する新生ニューロンの挙動のヘテロ性、前年度までに行なった傷害脳スライスのライブイメージング、我々が明らかにした新生ニューロンと周囲のグリア細胞との相互作用を組み込んだ数理モデルを作製し、集団移動の意義について検討を行なった。
３、新生ニューロンのシングルセルRNAシークエンシング：　新生ニューロンが蛍光標識される遺伝子改変マウスを用いて、脳室下帯の新生ニューロンをセルソーターで単離したのち、バーコード標識した各細胞のmRNAを抽出して、次世代シークエンサーで網羅的遺伝子発現解析を実施した。得られたシークエンス情報を用いてバイオインフォマティクス解析を行い、遺伝子発現プロファイルの違いから、分化段階や分化方向の異なる複数の新生ニューロンクラスターを同定した。

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。

研究成果

• [国際共同研究] バレンシア大学(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: バレンシア大学
• [雑誌論文] Identification of the growth cone as a probe and driver of neuronal migration in the injured brain (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakajima C, Sawada M, Umeda E, Takagi Y, Nakashima N, Kuboyama K, Kaneko N, Yamamoto S, Nakamura H, Shimada N, Nakamura K, Matsuno K, Uesugi S, Veprek NA, Kullmer F, Nasufovic V, Uchiyama H, Nakada M, Otsuka Y, Ito Y, Herranz-Perez V, Garcia-Verdugo JM, Ohno N, Arndt HD, Trauner D, Tabata Y, Igarashi M, Sawamoto K.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 15 ページ: 1877
  • DOI: 10.1038/s41467-024-45825-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 末梢神経軸索再生過程におけるシュワン細胞との相互作用 (2024)
  • 著者名/発表者名: 山科孝太、宮本拓哉、齊藤志郎、岩田英敏、齋藤瑳智子、澤本和延、金子奈穂子.
  • 学会等名: 第17回神経発生討論会・第20回成体脳のニューロン新生懇談会合同大会
• [学会発表] 傷害部へ移動する新生ニューロンの足場形成における血管-アストロサイト相互作用 (2024)
  • 著者名/発表者名: 石丸大誠，岩田英敏，松本真実，大竹杏佳，Vicente Herranz-Perez，Jose Manuel Garcia Verdugo，澤本和延，金子奈穂子
  • 学会等名: 第17回神経発生討論会・第20回成体脳のニューロン新生懇談会合同大会
• [学会発表] 新生ニューロン集団移動の不均一性の解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 蘇武佑里子、金子奈穂子
  • 学会等名: 第17回神経発生討論会・第20回成体脳のニューロン新生懇談会合同大会
• [学会発表] Oligodendrocyte precursor migration to injured brain is assisted by neuroblasts. (2024)
  • 著者名/発表者名: Edward William Ko Uy、Mayaka Hashimoto、Takuya Miyamoto、Hirohide Takebayashi、Kazunobu Sawamoto、Naoko Kaneko
  • 学会等名: 第17回神経発生討論会・第20回成体脳のニューロン新生懇談会合同大会
• [学会発表] 脳室下帯の細胞構築形成におけるERM蛋白質Ezrinの役割 (2024)
  • 著者名/発表者名: 西島邑咲紀、中島徳彦、石崎友崇、田村淳、樋口慧、月田早智子、澤本和延、金子奈穂子
  • 学会等名: 第17回神経発生討論会・第20回成体脳のニューロン新生懇談会合同大会
• [学会発表] 内在性神経幹細胞を生かした脳の再生促進 (2024)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 第２３回 日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 大好きなことを仕事に！ (2024)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 第２３回 日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 成体脳内で生まれるニューロンの移動制御と傷害脳の再生 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 第五回 三融会・武田神経科学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Migration and maturation of new neurons in the post-stroke brain. (2023)
  • 著者名/発表者名: Naoko Kaneko
  • 学会等名: The 64th Annual Meeting of Japanese Society for Neurochemistry
• [学会発表] 成熟脳内で生まれる新しい神経細胞と精神機能 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 中央区民カレッジ「脳の働きを知り、再生を科学する」
  • 招待講演
• [学会発表] 内在性の神経再生機構の限界と可能性の探究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 先端モデル動物支援プラットフォーム2023年度 若手技術支援講習会,
  • 招待講演
• [学会発表] 脳梗塞後のニューロン再生過程における遅延制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Swarm behaviors of newborn neurons for efficient migration (2023)
  • 著者名/発表者名: Naoko Kaneko
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 傷害脳における新生ニューロン-アストロサイト相互作用とその制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子
  • 学会等名: 生理研研究会「多次元脳形態研究会」
  • 招待講演
• [備考] ヘテロ群知能領域HP
  • URL: https://heteroswarm.org/
• [備考] 同志社大学大学院脳科学研究科ホームページ部門紹介
  • URL: https://brainscience.doshisha.ac.jp/introduction/pat/nr.html
• [備考] 金子研究室HP
  • URL: https://kanekolab.org/