グリアアセンブリ動作原理の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: グリアアセンブリによる脳機能発現の制御と病態
• 研究課題/領域番号: 25117003
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 小泉 修一 山梨大学, 総合研究部, 教授 (10280752)
• 研究分担者: 伊藤 啓 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (00311192) ; 粟崎 健 杏林大学, 医学部, 教授 (60359669)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• キーワード: グリア細胞 / アストロサイト / グリア伝達 / ショウジョウバエ / 虚血

研究実績の概要

グリア細胞がアセンブリとして機能する動作原理、さらにその生理及び病態生理学的な意義の解明を目指し、昨年度は１．インターフェースグリアにおけるグリア伝達物質放出の細胞種及び時間依存的にON/OFF出来る遺伝子改変動物（Tg) の作出、２．インターフェースグリアのカルシウム興奮性を可視化するプローブの開発及びTg作出、さらに３．グリアアセンブリを制御する分子をハイスループットで探索･同定するショウジョウバエ実験系を構築のため、グリアサブタイプ特異的なエンハンサー配列を得た。本年度は、これらの最適化を行うとともに、以下の新知見を得た。
１及び２、マウス脳卒中モデル（中大脳動脈閉塞、MCAOモデル)を用いた解析により、非侵襲的なMCAO負荷により、アストロサイトが活性化していること、本アストロサイトの機能変化依存的に、その後の侵襲的虚血に対する抵抗性、つまり虚血耐性が誘導されることを明らかとした。インターフェースグリアの制御の可視化技術により、このとき、アストロサイトがアセンブリとして機能を亢進させていること、それがP2X7受容体発現亢進に依存していること、さらにアストロサイトの本P2受容体依存的虚血耐性が誘導されることを明らかとした。
３，前年度の研究から得られた、エンハンサー挿入発現誘導系統を利用して各グリアサブタイプを特異的にラベルし、これらの細胞をMACS磁気細胞分離法により効率的に回収するシステムの構築を行った。さらに、同じく、グリア細胞活動の解析を目的として、生きたままのショウジョウバエ脳・中枢神経系、ならびに摘出脳においてカルシウムイメージングを行う実験系の開発を行った。

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

グリアアセンブリの機能を詳細に解析できるグリア伝達制御動物、さらにインターフェースグリアの可視化を可能としたプローブ及びそのノックイン動物の利用により、グリア伝達の動作原理の一旦、さらにその生理的意義の１つが明らかとなった。たとえば、グリア伝達の亢進により、虚血耐性現象が獲得できることを明らかとすることが出来た。
グリアサブタイプ特異的なMACS磁気細胞分離法については、純度が約９０％前後となる回収法が確立できた。また、グリアサブタイプにおける、カルシウムイメージングについては、２種類のグリアサブタイプにおいて、カルシウム変動を観察することができたが、残りの３種類については、見ることができなかった。

今後の研究の推進方策

今後の研究方針は以下である。
１，虚血耐性モデルに加え、現在構築中の物理的脳損傷モデル（TBI)、アレキサンダーモデルを完成させ、新規グリアアセンブリ可視化プローブを用いて、病態時グリア細胞の機能変化を精査する。２，病態時グリア細胞機能変化の分子メカニズムと、疾患の分子病態との関連性に関する知見を得る。３、抽出・同定された遺伝子については、tetO系としてノックインし、昨年までに構築した細胞種依存的な遺伝子欠損(tTS)及び遺伝子過剰発現（tTA）動物との交配により、ON/OFF/OE（過剰発現）させて、その役割を明らかとする。４，また、ショウジョウバエ系におけるMACS磁気細胞分離法を用いて精製した各グリアサブタイプより、RNAを精製し、RNAseq解析を行い、各グリアサブタイプで特異的に発現する遺伝子を同定する。特定のグリアサブタイプまたは神経細胞集団における活動の人為的マニピュレーションが及ばすグリアサブタイプに対する細胞非自律的な影響をカルシウムイメージングにより観察するシステムを構築する。５，これら同定された分子に関する情報は、ほ乳類系にもフィードバックさせ、その機能及びグリアアセンブリ動作との関連性を明らかとする。

研究成果

• [雑誌論文] TRPV4 regulates the integrity of the blood-cerebrospinal fluid barrier and modulates transepithelial protein transport. (2015)
  • 著者名/発表者名: Narita, K., Sasamoto, S., Koizumi, S. Okazaki, S., Nakamura, H., Inoue, T. and Takeda, S.
  • 雑誌名: FASEB J 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term imipramine treatment increases N-methyl-d-aspartate receptor activity and expression via epigenetic mechanisms (2015)
  • 著者名/発表者名: Nghia NA, Hirasawa T, Kasai H, Obata C, Moriishi K, Mochizuki K, Koizumi S, Kubota T.
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol. 巻: 752C ページ: 69-77
  • DOI: doi: 10.1016/j.ejphar.2015.02.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Astrocyte-Mediated Ischemic Tolerance (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuri Hirayama, Yuri Ikeda-Matsuo, Shoji Notomi, Hiroshi Enaida, Hiroyuki Kinouchi, Schuichi Koizumi.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience. 巻: 35(9) ページ: 3794-3805
  • DOI: doi: 10.1523/JNEUROSCI.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] グリア伝達と脳の機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 雑誌名: 日本精神神経薬理学雑誌 巻: 35 ページ: 5-9
• [雑誌論文] ブシ 神経障害性疼痛 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一、柴田圭輔
  • 雑誌名: 日本精神神経薬理学雑誌 巻: in press ページ: in press
• [雑誌論文] Expression of Astrocyte-Related Receptors in Cortical Dysplasia With Intractable Epilepsy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sayuri Sukigara, Hongmei Dai, Shin Nabatame, Taisuke Otsuki, Sae Hanai, Ryoko Honda, Takashi Saito, Eiji Nakagawa, Takanobu Kaido, Noriko Sato, Yuu Kaneko, Akiko Takahashi, Kenji Sugai, Yuko Saito, Masayuki Sasaki, Yu-ichi Goto, Schuichi Koizumi,Masayuki Itoh
  • 雑誌名: J Neuropathol Exp Neurol 巻: 73(8) ページ: 798-806
  • DOI: doi: 10.1097/NEN.0000000000000099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Making Drosophila lineage-restricted drivers via patterned recombination in neuroblasts. (2014)
  • 著者名/発表者名: Awasaki T, Kao CF, Lee YJ, Yang CP, Huang Y, Pfeiffer BD, Luan H, Jing X, Huang YF, He Y, Schroeder MD, Kuzin A, Brody T, Zugates CT, Odenwald WF, Lee T.
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 17 ページ: 631-637
  • DOI: doi:10.1038/nn.3654
  • 査読あり
• [学会発表] 虚血性脳神経障害におけるP2Y1受容体を介したミクログリアの神経保護機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福元雄一郎、小泉修一、吉岡秀幸、八木貴、金丸和也、木内博之
  • 学会等名: 第40回日本脳卒中学会
  • 発表場所: リーガロイヤルホテル広島（広島県広島市）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] Phagocytic astrocytes after brain ischemia (2015)
  • 著者名/発表者名: 森澤 陽介, 平山友里, 小泉修一
  • 学会等名: 第88回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-03-20
• [学会発表] ミクログリアによる神経保護的アストロサイトの誘導 (2015)
  • 著者名/発表者名: 篠崎陽一、田中謙二、池中一裕、小泉修一
  • 学会等名: 第88回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] 新しいグリア細胞機能：新可視化・操作法によりわかったグリアの新機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: 第88回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] P2X7受容体/HIF-1α経路はアストロサイト依存的虚血耐性に特有なメカニズムである (2015)
  • 著者名/発表者名: 平山友里、松尾由理、小泉修一
  • 学会等名: 第88回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] アストロサイト機能の可視化と内在GPCRを用いた操作 (2015)
  • 著者名/発表者名: 繁冨英治、小泉修一
  • 学会等名: 第88回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] 疼痛のグリア性制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: 塩野義製薬コア疾患創薬研究所セミナー
  • 発表場所: 塩野義製薬（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-03-02
  • 招待講演
• [学会発表] グリア細胞でコントロールされる様々な脳の機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: 千里ライフサイエンス新適塾「脳はおもしろい」第7回会合
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンタービル（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-01-08
  • 招待講演
• [学会発表] アストロサイト依存的虚血耐性におけるP2X7受容体/HIF-1α経路の関与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平山友里、松尾由理、小泉修一
  • 学会等名: 第19回グリア研究会
  • 発表場所: 東京商工会議所（東京都）
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] 鍛えられるグリア細胞 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一、平山友里
  • 学会等名: 第16回応用薬理シンポジウム
  • 発表場所: 松島大観荘（宮城県宮城郡）
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] P2Y1受容体を介したミクログリアの神経保護機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福元雄一郎、小泉修一、吉岡秀幸、八木貴、金丸和也、木内博之
  • 学会等名: 第26回日本脳循環代謝学会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山県岡山市）
  • 年月日: 2014-11-21
• [学会発表] グリア伝達とグリア性虚血耐性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: 都医学研セミナー
  • 発表場所: 東京都医学総合研究所（東京都）
  • 年月日: 2014-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] 高速AFMによる人工脂質膜中の受容体タンパクのダイナミクス観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 篠崎陽一
  • 学会等名: 第34回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 島根県立産業交流会館（島根県松江市）
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] Astrocytic phagocytosis after brain ischemia (2014)
  • 著者名/発表者名: Schuichi Koizumi
  • 学会等名: KIST国際シンポジウム
  • 発表場所: Seoul（Korea）
  • 年月日: 2014-10-27
  • 招待講演
• [学会発表] 脳虚血障害後、活性化アストロサイトは貪食能を獲得する (2014)
  • 著者名/発表者名: 森澤陽介
  • 学会等名: 平成26年度生理学研究所研究会
  • 発表場所: 生理学研究所（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2014-10-23
• [学会発表] グリア細胞による神経軸索の貪食・除去を介した脳神経ネットワークのリモデリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 粟崎健
  • 学会等名: 第87会日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] Astrocytes and Ischemic tolerance (2014)
  • 著者名/発表者名: Schuichi Koizumi
  • 学会等名: Conference on Glial Biology in Medicine
  • 発表場所: Birmingham（U.S.A)
  • 年月日: 2014-10-13
• [学会発表] アストロサイト依存的虚血耐性の分子メカニズム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平山友里、松尾由理、小泉修一
  • 学会等名: 第131回日本薬理学会関東部会
  • 発表場所: 横浜市立大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-10-11
• [学会発表] ミクログリアによる神経保護的アストロサイトの誘導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 篠崎陽一、小泉修一
  • 学会等名: 第131回日本薬理学会関東部会
  • 発表場所: 横浜市立大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-10-11
• [学会発表] P2Y1受容体を介したミクログリアの神経保護機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福元雄一郎、小泉修一、吉岡秀幸、八木貴、金丸和也、木内博之
  • 学会等名: 第73回日本脳神経外科学会学術総会
  • 発表場所: グランドプリンスホテル新高輪（東京都）
  • 年月日: 2014-10-09
• [学会発表] もう一つのグリアアセンブリ：ショウジョウバエのグリア細胞種と機能分類 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤啓、粟崎健
  • 学会等名: 第57回日本神経科学会大会
  • 発表場所: 奈良県文化会館（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-01
  • 招待講演
• [学会発表] 網膜ミューラー細胞は網膜神経節細胞のP2Y6受容体活性化を介して軸索伸展を促進する (2014)
  • 著者名/発表者名: 篠崎陽一、田口備教、柏木賢治、小泉修一
  • 学会等名: 第57回日本神経化学会大会・第36回日本生物学的精神医学会合同大会
  • 発表場所: 奈良文化会館（奈良県・奈良市）
  • 年月日: 2014-09-29
• [学会発表] ミクログリアはP2Y1受容体制御により神経保護的アストロサイトを誘導する (2014)
  • 著者名/発表者名: 篠崎陽一、田中謙二、池中一裕、小泉修一
  • 学会等名: 第57回日本神経化学会大会・第36回日本生物学的精神医学会合同大会
  • 発表場所: 奈良文化会館（奈良県・奈良市)
  • 年月日: 2014-09-29
• [学会発表] P2X7受容体依存型虚血耐性のメカニズム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平山友里、松尾由理、小泉修一
  • 学会等名: 第57回日本神経化学会大会・第36回日本生物学的精神医学会合同大会
  • 発表場所: 奈良文化会館（奈良県・奈良市)
  • 年月日: 2014-09-29
• [学会発表] P2Y1受容体を介したミクログリアの神経保護機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福元雄一郎、小泉修一、吉岡秀幸、八木貴、金丸和也、木内博之
  • 学会等名: 第15回日本分子脳神経外科学会
  • 発表場所: 大手門パルズ（山形県・山形市）
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] 慢性疼痛時における大脳皮質シナプス再編とアストロサイト連関 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鍋倉淳一、金善行、小泉修一
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] ミクログリアにおける電位依存性プロトンチャネルの機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Kawai, Yoshifumi Okochi, Nana Miyawaki,Yoshio Imura, Yuko Furukawa, , Kenji Sakimura, Schuichi Koizumi, Yasushi Okamura
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Scrap and rebuild glial assembly in Drosophila brain during metamorphosis (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤健太郎, 梅木優子, 粟崎健
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 神経障害性疼痛におけるブシ末の鎮痛効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: 第31回和漢医薬学会学術大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2014-08-31
• [学会発表] 神経障害性疼痛に対するブシ末の薬理作用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: 第52回日本癌治療学会学術集会スポンサードシンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-08-29
  • 招待講演
• [学会発表] Astrocytic ATP and ischemic tolerance (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: The 12th Meeting of the Asian-Pacific Society for Neurochemistry the Asian-Pacific Society for Neurochemistry
  • 発表場所: Taiwan（China)
  • 年月日: 2014-08-24
• [学会発表] グリア伝達と脳の機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: 第57回脳の医学・生物学研究会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-08-16
  • 招待講演
• [学会発表] Ischemic tolerance mediated by the glia purinergic system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Schuichi Koizumi
  • 学会等名: Purine2014
  • 発表場所: Bonn（Germany)
  • 年月日: 2014-07-24
• [学会発表] Astrocyte-Mediated ischemic tolerance in the brain. (2014)
  • 著者名/発表者名: Y Hirayama, Y Ikeda-Matsuo, S Koizumi,
  • 学会等名: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • 発表場所: Milan（Italy）
  • 年月日: 2014-07-08
• [学会発表] Microglia trigger Astrocytes-medeated neuroprotection via purinergic gliotransmission. (2014)
  • 著者名/発表者名: Y Shinozaki, M Nomura, K Iwatsuki, Y Moriyama, C Gachet, S Koizumi
  • 学会等名: 9th FENS Forum of Neuroscience
  • 発表場所: Milan（Italy）
  • 年月日: 2014-07-07
• [学会発表] GECIによるアストロサイト局所Ca2+シグナルの可視化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 繁冨英治、小泉修一
  • 学会等名: 第130回日本薬理学会関東部会
  • 発表場所: 星薬科大学（東京都）
  • 年月日: 2014-07-05
• [学会発表] グリア細胞と脳虚血耐性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: 第2回パーキンソン病と神経科学研究会
  • 発表場所: ANAクラウンプラザホテル（京都府京都市）
  • 年月日: 2014-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] 脳機能を制御する新しい役者・グリア細胞 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: 第29回インターゲノミクスセミナー
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2014-06-09
  • 招待講演
• [学会発表] Remodeling of glial assembly in Drosophila brain during metamorphosis (2014)
  • 著者名/発表者名: 粟崎健、梅木優子、加藤健太郎
  • 学会等名: 11th Japanese Drosophila Research Conference
  • 発表場所: 金沢歌劇座（石川県金沢市）
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [学会発表] Remodeling of glial assembly in Drosophila brain during metamorphosis (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤健太郎, 梅木優子, 粟崎健
  • 学会等名: 第47回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [学会発表] 慢性疼痛とブシ (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 学会等名: 臨床研修指導医のための漢方医学セミナー
  • 発表場所: ホテルレオパレス仙台（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-05-24
  • 招待講演
• [図書] 最新臨床脳卒中学（上） (2014)
  • 著者名/発表者名: 小泉修一
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 日本臨床社