脳梗塞後の新生ニューロンにおける定着位置依存的な分化・成熟制御メカニズムの解析

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03565
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 金子 奈穂子 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 准教授 (20464571)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ニューロン新生 / 脳室下帯 / 脳梗塞 / アストロサイト

研究実績の概要

中大脳動脈起始部の一過性閉塞によって線条体-大脳皮質のニューロンが脱落する脳梗塞モデルマウスを作製し、移植した脳室下帯由来細胞の分化・成熟過程を解析した。
１）新生ニューロンの移動・定着場所と分化、成熟の組織学的解析
（ⅰ）脳梗塞１-２週間後の脳室下帯・線条体内側に、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由来細胞を移植し、1日後、1週間後、2週間後に脳切片を作成して、嗅球・線条体・大脳皮質に移動した新生ニューロンにおける各脳領域特異的な転写因子の発現を、免疫染色を行なって比較した。（ⅱ）分化段階の異なる細胞系譜をタモキシフェン依存的に標識できる遺伝子改変マウス(Nestin-CreER, Dcx-CreER)の脳室下帯由来細胞を同様に移植して、5週間後に新生ニューロンの定着位置による各種成熟ニューロンマーカーの発現パターンを免疫染色を行って定量的に解析した。それぞれの細胞集団由来の成熟ニューロンは、サブタイプが異なることがわかった。（iii）脳室下帯のニューロンの産生に関わる各分化段階の細胞をFACSを用いて分取したのち脳梗塞後の脳内に移植し、それぞれの細胞集団の分化過程を解析した。
２）異なる定着位置の新生ニューロンのシングルセル遺伝子発現解析
シングルセルRNAseqを行うための準備として、移植後の細胞を1週間後に組織から分取する方法について、細胞分離方法、標識方法を中心に検討を行った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

コロナウィルス感染症の流行により、研究活動にある程度制限があり、H20年度に予定していたシングルセルRNAseqについて、十分な準備ができなかった。また、バイオインフォマティクスの専門家で、本研究の協力者であるコペンハーゲン大学Khodosevich博士も、コロナ禍により活動を制限されて、サポート体勢を構築するのが困難な状況にあった。
一方、組織学的解析からは、従来予測していた以上の興味深いデータが得られており、その解析に時間を割く必要があった。

今後の研究の推進方策

セルソーターを用いて回収した脳室下帯の細胞を移植する実験において、興味深いデータが得られているため、更に標識方法を改良してクオリティの高いデータを得る。
組織解析については、非常に興味深いデータが得られつつあるが、細胞定量に時間がかかることが推進の妨げになっているため、解析機器やソフトの導入など、解析の効率化について検討を行う。
シングルセルRNAseqは、セルソーターを導入することにより、ターゲット細胞のみを効率よく解析できる可能性が高いため、プロトコールを再検討する。

研究成果

• [国際共同研究] Universidad de Valencia/CIBERNED(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Universidad de Valencia/CIBERNED
• [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: コペンハーゲン大学
• [雑誌論文] Dysfunction of the proteoglycan Tsukushi causes hydrocephalus through altered neurogenesis in the subventricular zone in mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ito N, Riyadh MA, Ahmad SAI, Hattori S, Kanemura Y, Kiyonari H, Abe T, Furuta Y, Shinmyo Y, Kaneko N, Hirota Y, Lupo G, Hatakeyama J, Abdulhaleem M FA, Anam MB, Yamaguchi M, Takeo T, Takebayashi H, Takebayashi M, Oike Y, Nakagata N, Shimamura K, Holtzman MJ, Takahashi Y, Guillemot F, Miyakawa T, Sawamoto K, Ohta K.
  • 雑誌名: Science Translational Medicine 巻: 13 ページ: eaay7896
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.aay7896.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic Changes in the Neurogenic Potential in the Ventricular-Subventricular Zone of Common Marmoset during Postnatal Brain Development (2020)
  • 著者名/発表者名: Akter M, Kaneko N, Herranz-Perez V, Nakamura S, Oishi H, Garcia-Verdugo JM, Sawamoto K.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 30 ページ: 4092-4109
  • DOI: 10.1093/cercor/bhaa031.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sparse Activity of Hippocampal Adult-Born Neurons during REM Sleep Is Necessary for Memory Consolidation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kumar D, Koyanagi I, Carrier-Ruiz A, Vergara P, Srinivasan S, Sugaya Y, Kasuya M, Yu TS, Vogt KE, Muratani M, Ohnishi T, Singh S, Teixeira CM, Cherasse Y, Naoi T, Wang SH, Nondhalee P, Osman BAH, Kaneko N, Sawamoto K, Kernie SG, Sakurai T, McHugh TJ, Kano M, Yanagisawa M, Sakaguchi M.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 107 ページ: 552-565
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2020.05.008.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neurogenesis and neuronal migration in the postnatal ventricular-subventricular zone: Similarities and dissimilarities between rodents and primates. (2020)
  • 著者名/発表者名: Akter M, Kaneko N, Sawamoto K.
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: S0168-0102(20) ページ: 30379-5
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.06.001.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of interferon-alpha on hippocampal neurogenesis and behavior in common marmosets. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaneko N, Nakamura S, Sawamoto K.
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 13 ページ: 98
  • DOI: 10.1186/s13041-020-00639-9.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolic fingerprints of fear memory consolidation during sleep. (2020)
  • 著者名/発表者名: Koyanagi I, Sonomura K, Naoi T, Ohnishi T, Kaneko N, Sawamoto K, Sato TA, Sakaguchi M.
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 14 ページ: 30
  • DOI: 10.1186/s13041-021-00733-6.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Migration of new neurons for efficient brain regeneration after stroke. (2020)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子, 澤本和延
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 脳梗塞後の新生ニューロンの移動と神経回路の再生. (2020)
  • 著者名/発表者名: 金子奈穂子, 澤本和延
  • 学会等名: 第63回日本神経化学大会
• [学会発表] Positioning of adult neural stem cell-derived new neurons in the post stroke brain for functional regeneration. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaneko N, Sawamoto K.
  • 学会等名: The 43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society.
• [備考] 澤本和延研究室ホームページ
  • URL: http://k-sawamoto.com/