新生児脳におけるニューロン新生とその病態：先端分析技術による統合的理解

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H05700
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 澤本 和延 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (90282350)
• 研究分担者: 齋藤 伸治 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (00281824) ; 木村 幸太郎 名古屋市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (20370116) ; 財津 桂 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (30700546)
• 研究期間 (年度): 2020-08-31 – 2025-03-31
• キーワード: 再生医学 / 神経化学 / 脳・神経 / 脳神経疾患

研究実績の概要

生後脳におけるニューロン新生と細胞移動・成熟の過程を、先端分析技術を駆使して大規模・高解像度に研究し、その特徴を明らかにするとともに、脳障害の病態を解明することを目的として、以下の研究を実施した。
(1)生後のニューロン新生と細胞移動を支える組織構築の三次元微細形態解析：神経幹細胞および移動する新生ニューロンの微細形態と接着様式などを三次元的に理解するため、昨年度に引き続き、連続ブロック表面走査型電子顕微鏡(SBF-SEM) による観察を実施した。深層学習などの最新技術と手作業による修正作業を組み合わせることによって、広範囲にわたる電子顕微鏡画像をより効率よく、正確に解析し、幹細胞や新生ニューロンの特徴を明らかにした。
(2)ニューロン新生・移動を制御する分子のスクリーニング：マウス脳室下帯の細胞集団の単一細胞網羅的遺伝子発現解析(scRNAseq)を実施している。昨年度までに得られた遺伝子発現情報を解析し、細胞種の分類作業を行うとともに、各々の特徴について検討した。
(3)新生児期のニューロン新生機構と早産による影響:昨年度に引き続き、正期産・早産マウスの脳室下帯細胞の微細形態および細胞間の接着関係を比較した。また、探針エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析(PESIMS/MS)を用いて得られた情報とscRNAseqのデータを統合し、早産で変化する代謝経路に関連した遺伝子群の特定作業を行った。
(4)新生児期のニューロン新生・移動を調節する分子機構と操作技術の開発：昨年度に引き続き、新生児期のニューロン新生・移動に関わる可能性のある分子群の機能をウイルスベクター等による遺伝学的手法又は薬理学的な方法で操作する実験を実施した。

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

SBF-SEM解析においては、自ら開発したソフトウェアを駆使して、連続電顕画像から3次元細胞像再構築を実施し、脳室下帯に存在する細胞群や移動する新生ニューロンの微細形態に関する重要な情報を得ることができた。scRNAseqとメタボロームについても、これらの情報を統合する解析方法を確立し、それを用いて、新生児期のニューロン新生に関与する分子機構を明らかにした。応募時に提案した各項目の研究計画は順調に進行し、出てきたトラブルについて適切に対処することで、非常に多くの重要なデータが得られている。一部の成果については学術誌に発表し、現在も複数の論文を作成中である。
従って、概ね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

(1)生後のニューロン新生と細胞移動を支える組織構築の三次元微細形態解析:これまでに開発した三次元電子顕微鏡技術等を用いて、ひき続き、脳室下帯を構成する細胞群の形態学的特徴と接着様式などの解析を完了させる。また、神経幹細胞から産生された新生ニューロンの三次元微細形態および周囲の細胞との接着様式の解析を完了させる。
(2)ニューロン新生・移動を制御する分子のスクリーニング:これまでに実施した脳室下帯細胞のscRNAseqデータを解析し、脳室下帯に存在する各細胞群の変化を明らかにする。scRNAseqによって得られる遺伝子発現情報とメタボローム解析によって得られた代謝産物のデータを統合した結果を分析し、出生によって生じる重要な変化を把握する。
(3)新生児期のニューロン新生機構と早産による影響:早産マウスの脳における新生ニューロンの移動効率を解析し、正期産マウスと比較する。ヒトに類似した脳構造を有するモデル動物の脳室下帯について、引き続き組織学的解析および遺伝子発現解析を行う。
(4)新生児期のニューロン新生・移動を調節する分子機構と操作技術の開発:これまでの解析から見いだされた新生児期のニューロン新生等に関与する分子メカニズムについて、各々の機能を解析するとともに、それらを操作することによってニューロン新生を改善させる方法を検討する。

研究成果

• [国際共同研究] バレンシア大学(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: バレンシア大学
• [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] An optochemical oxygen scavenger enabling spatiotemporal control of hypoxia (2023)
  • 著者名/発表者名: Ieda N, Sawada M, Oguchi R, Itoh M, Hirakata S, Saitoh D, Nakao A, Kawaguchi M, Sawamoto K, Yoshihara T, Mori Y, Nakagawa H
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl 巻: 2023 Mar 16 ページ: e202217585
  • DOI: 10.1002/anie.202217585
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Amphiphilic peptide-tagged N-cadherin forms radial glial-like fibers that enhance neuronal migration in injured brain and promote sensorimotor recovery (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohno Y, Nakajima C, Ajioka I, Muraoka T, Yaguchi A, Fujioka T, Akimoto S, Matsuo M, Lotfy A, Nakamura S, Herranz-Perez V, Garcia-Verdugo JM, Matsukawa N, Kaneko N, Sawamoto K
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 294 ページ: 122003
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2023.122003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Habilitation improves mouse gait development following neonatal brain injury (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuboi Y, Ito A, Otsuka T, Murakami H, Sawada M and Sawamoto K
  • 雑誌名: Progress in Rehabilitation Medicine 巻: 7 ページ: 20220061
  • DOI: 10.2490/prm.20220061
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chitinase-like protein 3: A novel niche factor for mouse neural stem cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Namiki J, Suzuki S, Shibata S, Kubota Y, Kaneko N, Yoshida K, Yamaguchi R, Matsuzaki Y, Masuda T, Ishihama Y, Sawamoto K and Okano H
  • 雑誌名: Stem Cell Rep 巻: 17 ページ: 2704-2717
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2022.10.012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 脳室周囲器官 (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹村晶子
  • 雑誌名: 月間臨床神経科学 巻: 40(12) ページ: 1549-1550
• [雑誌論文] ミクログリアによる成体新生ニューロンのシナプス刈り込みはホスファチジルセリンに依存する (2022)
  • 著者名/発表者名: 榑松千紘、澤田雅人、澤本和延
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギー科 巻: 78(6) ページ: 703-708
• [雑誌論文] 成体脳におけるニューロンの細胞死と再生 (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田貴一、澤田雅人、澤本和延
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 283 ページ: 432-437
• [雑誌論文] ミクログリアはホスファチジルセリン依存的に成体新生ニューロンのシナプスを貪食する (2022)
  • 著者名/発表者名: 榑松千紘、澤本和延
  • 雑誌名: 神経化学トピックス 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.11481/topics177
• [学会発表] 光応答性酸素スカベンジャーの開発と低酸素環境の光制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 家田直弥、澤田雅人、平形政菜、中尾章人、川口充康、澤本和延、吉原利忠、森泰生、中川秀彦
  • 学会等名: 日本薬学会第143年会
• [学会発表] 神経再生医学の最前線-細胞移動・軸索伸展から機能回復まで- (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤本 和延
  • 学会等名: 第22回日本再生医療学会総会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 光操作技術を用いたニューロンの移動・形態制御機構の解析 Optical Manipulation Approaches in the Analysis of Neuronal Migration (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤田雅人、澤本和延
  • 学会等名: 第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Postnatal neuronal migration in health and disease (2023)
  • 著者名/発表者名: Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: MEXT Research Program and World Premier Institute ASHBi.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] N-cadherin containing self-assembling mRADA peptide promotes neuronal migration and regeneration and functional recovery after the brain injury (2023)
  • 著者名/発表者名: Chikako Nakajima, Yuya Ohnoa, Itsuki Ajioka, Takahiro Muraoka, Atsuya Yaguchi, Teppei Fujioka, Vicente Herranz-Perez, Jose Manuel Garcia-Verdugo, Noriyuki Matsukawa, Naoko Kaneko, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: NCU Life Science + IBS poster workshop
• [学会発表] 成体脳内を集団移動する新生ニューロンの細胞接着変化 (2023)
  • 著者名/発表者名: Mami Matsumoto, Chentao Wen, Huy Bang Nguyen, Truc Quynh Thai, Vicente Herranz-Perez, Masato Sawada, Jose Mannuel Garcia-Verdugo, Tatsunori Seki, Koutarou D.Kimura, Nobuhiko Ohno, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: NCU Life Science + IBS poster workshop
• [学会発表] 移動する新生ニューロンに発言するタンパク質の網羅的同 (2023)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Nakashima, Masato Sawada, Yasuyuki Ito, Michihiro Igarashi, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: NCU Life Science + IBS poster workshop
• [学会発表] 嗅球新生ニューロンのドメイン特異的な樹状突起形成機構 PlexinD1 signaling controls domain-specific dendritic development in newborn neurons in the postnatal olfactory bulb (2023)
  • 著者名/発表者名: Masato Sawada, Ayato Hamaguchi, Naomichi Mano, Yutaka Yoshida, Akiyoshi Uemura, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: 第16回神経発生討論会
• [学会発表] 生後脳を移動する新生ニューロンのプロテオミクス解析Proteomic analysis of migrating neuroblasts in the postnatal brain (2023)
  • 著者名/発表者名: Norihiko Nakashima, Masato Sawada, Yasuyuki Ito, Michihiro Igarashi, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: 第16回神経発生討論会
• [学会発表] Postnatal neuronal migration in health and disease (2023)
  • 著者名/発表者名: Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: OIST Nervous Sstem Assembly
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 光応答性酸素スカベンジャーの開発とTRPA1チャネルの光制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 家田直弥、澤田雅人、平形政菜、中尾章人、川口充康、澤本和延、吉原利忠、森泰生、中川秀彦
  • 学会等名: 日本酸化ストレス学会東海支部 第１１回学術集会
• [学会発表] Blood vessels as a scaffold for neuronal migration and regeneration (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤本 和延
  • 学会等名: US-Japan Joint Workshop on the Neurovascular Unit
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 生後に産生された新生ニューロンの遺伝子プロファイルの解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮本拓哉、久保山和哉、澤本和延
  • 学会等名: 第73回名古屋市立大学医学総会
• [学会発表] ミクログリアによるフォスファチジルセリン依存的な成体新生ニューロンのシナプス貪食 (2022)
  • 著者名/発表者名: 榑松千紘、澤田雅人、大村谷昌樹、田中基樹、久保山和哉、荻野崇、松本真実、大石久史、稲田浩之、石戸友梨、榊原悠紀菜、Huy Bang Nguyen、Truc Quynh Thai、高坂新一、大野伸彦、山田麻紀、浅井真人、曽我部正博、鍋倉淳一、浅野謙一、田中正人、澤本和延
  • 学会等名: 第73回名古屋市立大学医学総会
• [学会発表] Glial control of postnatal neuronal migration and regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: EMBO workshops
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 成体脳で生じる新生ニューロンの移動における血流の役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 荻野崇、澤本和延
  • 学会等名: 生理研研究会『多次元脳形態研究会』
• [学会発表] Endogenous and artificial scaffolds for neuronal migration and regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: (1) The 6th International Conference on Innovative Biology Medicine and Engineering(2) The 2nd ASEAN-Japan International Conference on Innovative Biology Medicine and Engineering
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 成体脳傷害において集団移動するニューロンの細胞接着変化 Altered cell adhesion in collective neuronal migration in the adult injured brain (2022)
  • 著者名/発表者名: Mami Matsumoto, Chentao Wen, Huy Bang Nguyen, Truc Quynh Thai, Vicente Herranz-Perez, Masato Sawada, Jose Manuel Garcia-Verdugo, Tatsunori Seki, Koutarou D. Kimura, Nobuhiko Ohno, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: 成体脳のニューロン新生懇談会
• [学会発表] Mechanisms of generation, migration and maturation of new neurons after neuronal cell death in the postnatal brain (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: The 29th FAOBMB & 2022 CSBMB Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] JNK制御リン酸化GAP-43はヒトの神経成長を同定できる JNK-Dependent Phosphorylation Sites of GAP-43 are the Novel Markers for Axonal Growth in Rodent and Human Neurons (2022)
  • 著者名/発表者名: 岡田正康、金子奈穂子、金村米博、澤本和延、藤井幸彦、五十嵐道弘
  • 学会等名: 第47回日本医用マススペクトル学会年会
• [学会発表] 神経再生における髄鞘形成細胞・ニューロンの移動と相互作用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮本拓哉、金子奈穂子、澤本和延
  • 学会等名: 2022年度技術支援講習会
• [学会発表] モデル動物の解析から見いだされた神経再生機構と再生促進技術 (2022)
  • 著者名/発表者名: 澤本 和延
  • 学会等名: 2022年度技術支援講習会
  • 招待講演
• [学会発表] リン酸化プロテオミクスを駆使したヒト神経成長マーカーの検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岡田正康、澤本 和延
  • 学会等名: 第22回日本分子脳神経外科学会
• [学会発表] JNK-dependent phosphorylation sites of GAP-43 in the growing axons of rodents and human (2022)
  • 著者名/発表者名: Masayasu Okada, Asami Kawasaki, Naoko Kaneko, Motohiro Nozumi, Hiroyuki Yamazaki, Kazunobu Sawamoto, Hayato Fukusumi, Yonehiro Kanemura, Yukihiko Fujii, Michihiro Igarashi
  • 学会等名: Neuro2022
• [学会発表] Sema3E-PlexinD1-RhoJシグナルによる嗅球新生ニューロンの樹状突起形成機構 Dendritic development of newborn neurons in the postnatal olfactory bulb is regulated by Sema3E-PlexinD1-RhoJ signaling (2022)
  • 著者名/発表者名: Masato Sawada, Ayato Hamaguchi, Naomichi Mano, Akiyoshi Uemura, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: Neuro2022
• [学会発表] ミクログリアによるフォスファチジルセリン依存的な成体新生ニューロンのシナプス貪食 Synaptic pruning of murine adult-born neurons by microglia depends on phosphatidylserine (2022)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Kurematsu, Masato Sawada, Masaki Ohmuraya, Motoki Tanaka, Kazuya Kuboyama, Takashi Ogino, Mami Matsumoto, Hisashi Oishi,Hiroyuki Inada, Shinichi Kohsaka, Nobuhiko Ohno, Maki K. Yamada, Masato Asai, Masahiro Sokabe, Junichi Nabekura, Kenichi Asano, Masato Tanaka, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: Neuro2022
• [学会発表] 細胞外マトリックスによる傷害大脳皮質における新生ニューロンの移動促進(Promotion of postnatal neuroblast migration by extracellular matrix (ECM)-containing biomaterial) (2022)
  • 著者名/発表者名: 山本悟暁、中嶋智佳子、中村春野、島田直樹、中村耕一郎、上杉昭二、田畑泰彦、澤本和延
  • 学会等名: Neuro2022
• [学会発表] 脳の発生・発達・再生：若手のうちにやっておけば（やっておいて）よかったこと (2022)
  • 著者名/発表者名: 澤本和延
  • 学会等名: Neuro2022 第15回神経化学の若手研究者育成セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 脳に内在するニューロン再生機構と操作技術 Elucidation and manipulation of endogenous mechanisms of neuronal regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: 澤本 和延
  • 学会等名: FUJITAブレインサイエンスセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] JNK依存性リン酸化GAP-43の霊長類神経再生マーカーとしての有用性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岡田正康、澤本和延、五十嵐道弘
  • 学会等名: AMED 適応・修復領域 令和4年度 若手主体の会議
• [図書] 損傷した脳の再生. カンデル神経科学第2版 分担翻訳 (2022)
  • 著者名/発表者名: 2.澤本和延
  • 総ページ数: -
  • 出版者: メディカル・サイエンス・インターナショナル
• [図書] 精神医学領域の論文を読みこなすキーワード100！ 血液脳関門 (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹村晶子
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 新興医学出版社
• [備考] 澤本和延研究室ホームページ
  • URL: http://k-sawamoto.com/
• [産業財産権] ニューロンの移動促進剤およびその利用 (2023)
  • 発明者名: 澤本和延、金子奈穂子、中嶋智佳子、大野雄也、 味岡逸樹、村岡貴博
  • 権利者名: 澤本和延、金子奈穂子、中嶋智佳子、大野雄也、 味岡逸樹、村岡貴博
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2023/8130
• [産業財産権] 脳疾患の治療のための医薬組成物、ニューロンの移動促進剤およびその利用 (2022)
  • 発明者名: 澤本和延、松本真実
  • 権利者名: 澤本和延、松本真実
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2022-144880