運動記憶を形成する細胞内・核内シグナルの解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04254
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 平井 宏和 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (70291086)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 小脳 / プルキンエ細胞 / 運動失調 / 脊髄小脳失調症 / AAVベクター / SCA1 / SCA3

研究実績の概要

前年度の研究で、26週齢の脊髄小脳失調症1型（Spinocerebellar ataxia type 1, SCA1）ノックインマウス小脳において発現低下が観察される転写因子RORαが見つかってきた。RORα以外にIP3受容体、transient receptor potential channel 3 (TRPC3)、Homer 3、カルビンディンのmRNA低下が観察された。そこで、
１）野生型マウスにおいて、RORαをノックダウンすることでSCA1ノックインマウスと同様の行動学的、形態学的フェノタイプ及び、同様の分子のmRNA発現低下が観察されるのか検討した。AAVベクターでRORαをノックダウンしたところ、進行性の運動失調、プルキンエ細胞樹状突起の退縮、プルキンエ細胞層の乱れが観察された。またIP3受容体、TRPC3、Homer3などの発現量測定用に、RORαノックダウン用miRNA発現小脳とスクランブルmiRNA発現小脳からmRNAのサンプル採取を行った。
２）SCA1ノックインマウスの行動学的、形態学的フェノタイプが、プルキンエ細胞に特異的にRORαを発現させることでレスキューされるのかについての実験を開始した。（RORα発現AAVベクターをSCA1ノックインマウスにインジェクションした。）
３）SCA1と同じポリグルタミン病である脊髄小脳失調症3型（SCA3）モデルマウスにおいても、SCA1と同様に運動失調の進行と並行して、プルキンエ細胞のRORα発現が低下すること、プルキンエ細胞の樹状突起が退縮すること、mGluR1シグナルが障害されることを明らかにした。さらに、SCA3モデルマウスのRORα機能を増強することで、行動学的、形態的、および電気生理学的異常が回復することを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

29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

29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] Krasnoyarsk State Medical University(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: Krasnoyarsk State Medical University
• [国際共同研究] Universitas Padjadjaran(インドネシア)
  • 国名: インドネシア
  • 外国機関名: Universitas Padjadjaran
• [国際共同研究] University of Bergen(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: University of Bergen
• [国際共同研究] Max-Planck Florida Institute/Oregon Health & Science University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Max-Planck Florida Institute/Oregon Health & Science University
• [国際共同研究] WaBios(シンガポール)
  • 国名: シンガポール
  • 外国機関名: WaBios
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 1
• [雑誌論文] Intravenous administration of the adeno-associated virus-PHP.B capsid fails to upregulate transduction efficiency in the marmoset brain. (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki Y, Konno A, Mochizuki R, Shinohara Y, Nitta K, Okada Y, Hirai H.
  • 雑誌名: Neurosci Lett 巻: 665 ページ: 182-188
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2017.11.049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type 1 metabotropic glutamate receptor and its signaling molecules as therapeutic targets for the treatment of cerebellar disorders. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirai H, Kano M.
  • 雑誌名: Curr Opin Pharmacol 巻: 38 ページ: 51-58
  • DOI: 10.1016/j.coph.2018.02.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] CD38 positively regulates postnatal development of astrocytes cell-autonomously and oligodendrocytes non-cell-autonomously. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hattori T, Kaji M, Ishii H, Jureepon R, Takarada-Iemata M, Minh Ta H, Manh Le T, Konno A, Hirai H, Shiraishi Y, Ozaki N, Yamamoto Y, Okamoto H, Yokoyama S, Higashida H, Kitao Y, Hori O.
  • 雑誌名: Glia 巻: 65 ページ: 974-989
  • DOI: 10.1002/glia.23139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Red fluorescent protein-based cAMP indicator applicable to optogenetics and in vivo imaging. (2017)
  • 著者名/発表者名: Harada K, Ito M, Wang X, Tanaka M, Wongso D, Konno A, Hirai H, Hirase H, Tsuboi T, Kitaguchi T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 7351
  • DOI: 10.1038/s41598-017-07820-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Minimal Purkinje cell-specific PCP2/L7 promoter virally available for rodents and non-human primates. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nitta K, Matsuzaki Y, Konno A, Hirai H.
  • 雑誌名: Mol Ther Methods Clin Dev 巻: 6 ページ: 159-170
  • DOI: 10.1016/j.omtm.2017.07.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulatory connection between the expression level of classical protein kinase C and pruning of climbing fibers from cerebellar Purkinje cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi N, Shuvaev AN, Konno A, Matsuzaki Y, Watanave M, Hirai H.
  • 雑誌名: J Neurochem 巻: 143 ページ: 660-670
  • DOI: 10.1111/jnc.14239
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Protein Kinase C in the Cerebellum: Its Significance and Remaining Conundrums. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirai H.
  • 雑誌名: Cerebellum 巻: 17 ページ: 23-27
  • DOI: 10.1007/s12311-017-0898-x
  • 査読あり
• [学会発表] Pros and cons of an AAV double infection method combined with the Tet system: An experimental study (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayumu Konno, Hirokazu Hirai
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Regulation of cerebellar function by protein kinase C (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Hirai
  • 学会等名: International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum and Ataxias
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In vivo evaluation of efficacy of the shortened WPRE sequence in cerebellum (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayumu Konno, Kazuma Hachisu, Rika terashima, Hirokazu Hirai
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Low concentration of a GABAb receptor agonist improves motor performance in spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1) model mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Nobutake Hosoi, Shuvaev N Anton, Hirokazu Hirai
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] AAV9 vector-mediated production of mouse model of spinocerebellar ataxia type 3 and electrophysiological analysis of the mouse (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Hoshino, Masashi Watanabe, Ayumu Konno, Hirokazu Hirai
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Regulation of the firing property in mature Purkinje cells by PKC γ contributes to the motor coordination (2017)
  • 著者名/発表者名: Masashi Watanabe, Nobutaka Takahashi, Ayumu Konno, Hirokazu Hirai
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] 小脳プルキンエ細胞における古典的Cキナーゼαとγの発現量と生理機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平井宏和
  • 学会等名: 第39回日本生物学的精神医学会・第47回日本神経精神薬理学会 合同年会
• [備考] 群馬大学大学院医学系研究科脳神経再生医学分野
  • URL: http://synapse.dept.med.gunma-u.ac.jp/