触覚を担う神経回路の形成メカニズムの解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14840
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 芝田 晋介 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 訪問教授 (70407089)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 感覚神経 / 触覚 / 神経回路網 / 神経回路形成 / 発生 / 異痛症

研究実績の概要

本プロジェクトの目的は生物が生存するために必要不可欠な「触覚」を担う神経回路の形成メカニズムを解明することであり、最終年度の令和二年度はMRIから電子顕微鏡までの様々な解像度のイメージング機器を駆使し、マクロのMRIからミクロの電子顕微鏡解析までのイメージング、画像解析を計画通り実施することができた。
本課題研究を開始する前までに、末梢神経損傷後や脊髄損傷後の回復過程において、回路形成異常をきたした一部の神経回路の線維が「触覚」の刺激に基づいて「痛み」を生じる回路に異常乗り入れすると考えられていたが、その「痛み」の発生機序が十分には分かっていなかった。末梢神経損傷後や脊髄損傷後の回復過程や正常発生の異常によっても起こりうる、この「痛み」の発生機序の詳細を解明するために、「触覚」の異常をきたす複数の遺伝子改変動物に注目し、周囲から触覚情報を得るための神経回路の形成過程に関する基礎的なデータを得ることを目指した本プロジェクトを平成30年度から開始した。1年目には光学顕微鏡レベルで感覚神経回路の組織異常を可視化することに取り組み、2年目は次世代シークエンサーを応用し標的因子群の網羅的解析を実施し、3年目にMRIおよび光学顕微鏡、電子顕微鏡の並行観察を実施してマクロのMRIからミクロの電子顕微鏡解析までの異なる解像度での解析を同一系統のマウスにて実施し、回路形成異常を起こした「触覚」神経回路の形成メカニズムの本質の一端に迫る解析を行うことが出来た。

研究成果

• [国際共同研究] Harvard University/Chicago University/Tufts University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Harvard University/Chicago University/Tufts University
• [国際共同研究] University College London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University College London
• [雑誌論文] A robust culture system to generate neural progenitors with gliogenic competence from clinically relevant induced pluripotent stem cells for treatment of spinal cord injury (2020)
  • 著者名/発表者名: Kamata Yasuhiro、Isoda Miho、Sanosaka Tsukasa、Shibata Reo、Ito Shuhei、Okubo Toshiki、Shinozaki Munehisa、Inoue Mitsuhiro、Koya Ikuko、Shibata Shinsuke、Shindo Tomoko、Matsumoto Morio、Nakamura Masaya、Okano Hideyuki、Nagoshi Narihito、Kohyama Jun
  • 雑誌名: STEM CELLS Translational Medicine 巻: 10 ページ: 398～413
  • DOI: 10.1002/sctm.20-0269
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of Fetal Genes by Transitions among RNA-Binding Proteins during Liver Development (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Toru、Adachi Shungo、Kikuguchi Chisato、Shibata Shinsuke、Nishijima Saori、Kawamoto Yurie、Iizuka Yusuke、Koseki Haruhiko、Okano Hideyuki、Natsume Tohru、Yamamoto Tadashi
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 ページ: 9319～9319
  • DOI: 10.3390/ijms21239319
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell therapy for spinal cord injury by using human iPSC-derived region-specific neural progenitor cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Kajikawa Keita、Imaizumi Kent、Shinozaki Munehisa、Shibata Shinsuke、Shindo Tomoko、Kitagawa Takahiro、Shibata Reo、Kamata Yasuhiro、Kojima Kota、Nagoshi Narihito、Matsumoto Morio、Nakamura Masaya、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 13 ページ: 1～12
  • DOI: 10.1186/s13041-020-00662-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The liver-brain-gut neural arc maintains the Treg cell niche in the gut (2020)
  • 著者名/発表者名: Teratani T, Mikami Y, Nakamoto N, Suzuki T, Harada Y, Okabayashi K, Hagihara Y, Taniki N, Kohno K, Shibata S, Miyamoto K, Ishigame H, Chu PS, Sujino T, Suda W, Hattori M, Matsui M, Okada T, Okano H, Inoue M, Yada T, Kitagawa Y, Yoshimura A, Tanida M, Tsuda M, Iwasaki Y, Kanai T.
  • 雑誌名: Nature 巻: 585 ページ: 591～596
  • DOI: 10.1038/s41586-020-2425-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Macrophages fine-tune pupil shape during development (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Moe、Misaki Mika、Shibata Shinsuke、Iga Takahito、Shindo Tomoko、Tai-Nagara Ikue、Hirata Ayako、Ogawa Marina、Miyamoto Takeshi、Nakagawa Taneaki、Ema Masatsugu、Ichiyama Yusuke、Shima David T.、Hozumi Katsuto、Nishimura Satoshi、Kubota Yoshiaki
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 464 ページ: 137～144
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2020.06.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sequential Matrix Metalloproteinase-1 Expression Triggered by Infiltrating Monocytic Lineage Cells Modulates Pathophysiological Aspects of Human Nonalcoholic Steatohepatitis</p> (2020)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Isao、Shibata Shinsuke、Ando Wataru、Yanagawa Takayo、Yokomori Hiroaki、Sonoda Akira、Suzuki Norihiko、Yamanouchi Eigoro、Okada Shinya、Kamikura Shinichi、Hachimura Kazuaki、Takaki Takashi、Otori Katsuya、Suzuki Yutaka、Okano Hideyuki、Inagaki Yutaka
  • 雑誌名: Metalloproteinases In Medicine 巻: Volume 7 ページ: 1～13
  • DOI: 10.2147/MNM.S252991
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lem2 and Lnp1 maintain the membrane boundary between the nuclear envelope and endoplasmic reticulum (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirano Yasuhiro、Kinugasa Yasuha、Osakada Hiroko、Shindo Tomoko、Kubota Yoshino、Shibata Shinsuke、Haraguchi Tokuko、Hiraoka Yasushi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 3 ページ: 1～14
  • DOI: 10.1038/s42003-020-0999-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pathological processes in aqueous humor due to iris atrophy predispose to early corneal graft failure in humans and mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Takefumi、Higa Kazunari、Yagi-Yaguchi Yukari、Ueda Koji、Noma Hisashi、Shibata Shinsuke、Nagai Toshihiro、Tomida Daisuke、Yasu-Mimura Ririko、Ibrahim Osama、Matoba Ryo、Tsubota Kazuo、Hamrah Pedram、Yamada Jun、Kanekura Kohsuke、Shimazaki Jun
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 6(20):eaaz5195 ページ: 1～13
  • DOI: 10.1126/sciadv.aaz5195
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Novel procedure for visualizing specific neural circuit information by using large area correlative light and electron microscopy imaging with multi-beam scanning electron microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: 芝田 晋介, 井原 諒, 伊勢田 太郎, 信藤 知子, 盛一 伸子, 永井 俊弘, 岡野 栄之
  • 学会等名: 第126回 日本解剖学会総会・全国学術集会・第98回 日本生理学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] iPS細胞を用いた末梢神経系の再生戦略 (2021)
  • 著者名/発表者名: 芝田 晋介, 木村 洋朗, 西島 貴之, 信藤 知子
  • 学会等名: 第20回日本再生医療学会総会
  • 招待講演