シナプスの選択的強化・除去における神経活動の役割とその分子基盤の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02539
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 上阪 直史 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (70597624)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: シナプス刈り込み / 逆行性分子 / スクリーニング

研究実績の概要

動物の発達期に脳の神経回路が正確に形成されることで、動物が環境を知覚する、行動する、知性を持つことなどの脳機能が備わる。脳機能の基になる神経回路がどのように形成されるかその原理を解明することは神経科学分野で重要なテーマであり、発達障害の病態解明・治療法開発ならびに人工知能の開発に多大に貢献する。生まれたばかりの動物の神経回路は未熟であり、動物の機能もほとんど備わっていない。生後発達期に脳の神経回路は精緻化され、脳機能が発現する。この細胞レベルでの変化として、“シナプス刈り込み”と呼ばれる現象がある。シナプス刈り込みは未熟な神経回路が機能的な神経回路に成熟するために必須な過程である。さらに発達期や成熟後のシナプス刈り込みの破綻は自閉スペクトラム症、統合失調症、認知症などの様々な疾患に関わる可能性が報告されており、脳機能におけるシナプス刈り込みの重要性が示唆される。本研究では、開発したスクリーニング系を用いてシナプス刈り込みを制御する未同定の逆行性分子を同定し、神経活動がどのようにそれらの分子を制御するかを明らかにすることを目指した。さらに、神経活動依存性と非依存性の機構がどのように協調してシナプスを選択的に強化・除去するかを解明することを目指した。本研究期間の間に、新規の逆行性分子を複数同定した。また神経細胞同士の相互作用だけでなく、グリア細胞に存在しシナプス刈り込みを制御するグリア型の逆行性分子も同定した。さらに、シナプス前部の細胞の活動を操作することでシナプス刈り込みの神経活動依存的な過程と非依存的な過程を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2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] アーヘン工科大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: アーヘン工科大学
• [雑誌論文] ATP activation of peritubular cells drives testicular sperm transport (2021)
  • 著者名/発表者名: Fleck David、Kenzler Lina、Mundt Nadine、Strauch Martin、Uesaka Naofumi、Moosmann Robert、Bruentgens Felicitas、Missel Annika、Mayerhofer Artur、Merhof Dorit、Spehr Jennifer、Spehr Marc
  • 雑誌名: eLife 巻: 10 ページ: 10
  • DOI: 10.7554/eLife.62885
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] AUTS2 Governs Cerebellar Development, Purkinje Cell Maturation, Motor Function and Social Communication (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamashiro Kunihiko、Hori Kei、Lai Esther S.K.、Aoki Ryo、Shimaoka Kazumi、Arimura Nariko、Egusa Saki F.、Sakamoto Asami、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Watanabe Takaki、Uesaka Naofumi、Kano Masanobu、Hoshino Mikio
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 ページ: 101820～101820
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101820
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autism spectrum disorder-like behavior caused by reduced excitatory synaptic transmission in pyramidal neurons of mouse prefrontal cortex (2020)
  • 著者名/発表者名: Sacai Hiroaki、Sakoori Kazuto、Konno Kohtarou、Nagahama Kenichiro、Suzuki Honoka、Watanabe Takaki、Watanabe Masahiko、Uesaka Naofumi、Kano Masanobu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 5140
  • DOI: 10.1038/s41467-020-18861-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Setd1a Insufficiency in Mice Attenuates Excitatory Synaptic Function and Recapitulates Schizophrenia-Related Behavioral Abnormalities (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagahama Kenichiro、Sakoori Kazuto、Watanabe Takaki、Kishi Yusuke、Kawaji Keita、Koebis Michinori、Nakao Kazuki、Gotoh Yukiko、Aiba Atsu、Uesaka Naofumi、Kano Masanobu
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 32 ページ: 108126～108126
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tonic GABAergic Inhibition Is Essential for Nerve Injury-Induced Afferent Remodeling in the Somatosensory Thalamus and Ectopic Sensations (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagumo Yasuyuki、Ueta Yoshifumi、Nakayama Hisako、Osaki Hironobu、Takeuchi Yuichi、Uesaka Naofumi、Kano Masanobu、Miyata Mariko
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 31 ページ: 107797～107797
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.107797
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phospholipase C β3 is Required for Climbing Fiber Synapse Elimination in Aldolase C-positive Compartments of the Developing Mouse Cerebellum (2020)
  • 著者名/発表者名: Rai Yurie、Watanabe Takaki、Matsuyama Kyoko、Sakimura Kenji、Uesaka Naofumi、Kano Masanobu
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: S0306-4522(20) ページ: 30268-2
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2020.04.035
  • 査読あり
• [学会発表] アストロサイトは2型イノシトール3リン酸受容体を介して発達期小脳のシナプス刈り込みを制御する (2021)
  • 著者名/発表者名: 上阪直史、赤松翼, 鈴木穂香, 狩野方伸
  • 学会等名: 第98回日本生理学会大会
• [学会発表] MEF2D は発達期の小脳において後期のシナプス刈り込みに関与する (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 穂香, Choo Myeongjeong, 渡邉 貴樹, 崎村 建司, 上阪 直史, 狩野 方伸
  • 学会等名: 第98回日本生理学会大会
• [学会発表] Astrocytes regulate synapse elimination in the developing cerebellum (2020)
  • 著者名/発表者名: 上阪直史
  • 学会等名: NIG Symposium 2020
  • 招待講演
• [学会発表] Protocadherin 10は一部のアルドラーゼＣ陽性の小脳プルキンエ細胞において発達期の登上線維シナプスの刈り込みを遅延させる (2020)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 貴樹, 佐郡 和人, 鈴木 穂香, 赤松 翼, 松山 恭子, 井上 秀太郎, 阿部 学, 﨑村 建司, 上阪 直史, 狩野 方伸
  • 学会等名: ４３回日本神経科学学会
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: https://uesaka0808.wixsite.com/website