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

2023 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、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。昨年度までに撮像した画像を引き続き解析した結果、広範囲にわたる電子顕微鏡画像の３次元構築像を得る事ができた。それにより、脳室下帯に存在する細胞群の微細形態学的な特徴について新しい情報が得られた。
(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。細胞ごとの遺伝子発現情報を詳細に分析することにより、細胞の変化に関する情報が得られた。
(3)新生児期のニューロン新生機構と早産による影響: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解析を継続した。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を特定した。
(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:昨年度までの研究によって抽出された分子群を、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し、新生児期における機能を明らかにした。

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解析を継続し、従来よりも大規模な3次元細胞像再構築像を得ることができた。これにより、脳室下帯に存在する細胞群の接着関係や全体の構造を初めて理解することができた。scRNAseqとメタボロームのデータを統合し、新生児期の神経幹細胞における代謝変化に連動して発現が変化する遺伝子についての情報が得られた。応募時に提案した各項目の研究計画については、大部分が完了し、新生児脳のニューロン新生とその病態に関する多くの知見が得られた。成果を複数の論文にまとめ、投稿中または作成中となっている。
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:三次元電子顕微鏡技術等を用いて明らかになった、脳室下帯を構成する細胞群の形態学的特徴と接着様式の解析を完了し、成果を論文にまとめる。
(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:脳室下帯細胞のscRNAseq解析によって示唆された、脳室下帯に存在する各細胞群の変化を実験によって確認にする。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て得られる情報をさらに詳細に解析する。
(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さらに詳細に解析し、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神経幹細胞、前駆細胞および新生ニューロンの形態や遺伝子発現をさらに詳しく解析し、マウスとの違いを検討する。
(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、引き続き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と脳機能の発達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] Identification of the growth cone as a probe and driver of neuronal migration in the injured brain. (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakajima C, Sawada M, Umeda E, Takagi.T, Nakashima N, Kuboyama K, Kaneko N, Yamamoto S, Nakamura H, Shimada N, Nakamura K , Matsuo K, Uesugi S, Veprek N, Kullmer F, Nasufovic V, Uchiyama H, Nakada M, Otsuka Y, Ito Y, Herranz-Perez V, Garcia-Verdugo JM, Ohno N, Arndt H, Trauner D, Tabata Y, Igarashi M & Sawamoto K
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 15 ページ: 1877
  • DOI: 10.1038/s41467-024-45825-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PlexinD1 signaling controls domain-specific dendritic development in newborn neurons in the postnatal olfactory bulb (2023)
  • 著者名/発表者名: Sawada M, Hamaguchi A, Mano N, Yoshida Y, Uemura A, Sawamoto K
  • 雑誌名: Front Neurosci 巻: 17 ページ: 1143130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seg2Link: an efficient and versatile solution for semi-automatic cell segmentation in 3D image stacks (2023)
  • 著者名/発表者名: Wen C, Matsumoto M, Sawada M, Sawamoto K, Kimura KD
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 13 ページ: 7109
  • 査読あり
• [雑誌論文] ニューロンの移動と再生を促進する足場 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中島徳彦、澤田雅人、澤本和延
  • 雑誌名: 細胞 巻: 55 ページ: 16-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大人の神経細胞を接続する「シナプス」の数を調節するしくみ (2023)
  • 著者名/発表者名: 榑松千紘、澤本和延
  • 雑誌名: 生化学 巻: 95 (4) ページ: 537-540
  • 査読あり
• [雑誌論文] 内在性神経再生機構による脳梗塞治療にむけて (2023)
  • 著者名/発表者名: 大野雄也、藤岡哲平、澤本和延
  • 雑誌名: Medical Science Digest 巻: 49 ページ: 274-275
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞接着制御因子の活性抑制は新生ニューロンの移動促進および脳機能回復に寄与する (2024)
  • 著者名/発表者名: 松本真実, 松下勝義, Wen Chentao,榑松千紘,太田晴子, 澤田雅人, 木村幸太郎, 大野伸彦, 澤本和延
  • 学会等名: 第23回日本再生医療学会総会
• [学会発表] 脳再生におけるニューロンの移動・再生機構と操作技術 (2024)
  • 著者名/発表者名: 澤本 和延
  • 学会等名: 第23回日本再生医療学会総会 シンポジウム2「新たな神経再生医療を創出する基礎研究」
  • 招待講演
• [学会発表] Polysialic acid-mediated adhesion inhibition promotes the collective migration of neurons and recovery of brain function (2024)
  • 著者名/発表者名: 松本真実, 松下勝義, Wen Chentao, 榑松千紘, 太田晴子,Huy Bang Nguyen, Truc Quynh Thai, Vicente Herranz-Perez, 澤田雅人, 木村幸太郎, Jose Manuel Garcia-Verdugo, 石龍徳, 大野伸彦, 澤本和延
  • 学会等名: 2023 年度 NCU ライフサイエンス・ 脳神経科学研究所 合同リトリート セッション1
• [学会発表] Blood flow regulates neuronal migration in the adult olfactory bulb (2024)
  • 著者名/発表者名: 荻野崇、斎藤明里、澤田雅人、竹村晶子、長瀬次郎、河瀬穂乃美、稲田浩之、Vicente Herranz-Perez、向山洋介、依馬正次、Jose Manuel Garcia-Verdugo、鍋倉淳一 、澤本和延
  • 学会等名: 第17回神経発生討論会・第20回成体脳のニューロン新生懇談会合同大会
• [学会発表] 細胞接着因子の抑制は成体脳内を集団移動する新生ニューロンの移動を促進する (2024)
  • 著者名/発表者名: 松本真実、松下勝義、Wen Chentao、榑松千紘、太田晴子、Huy Bang Nguyen、Truc Quynh Thai、Vicente Herranz-Perez、澤田雅人、木村幸太郎、Jose Manuel Garcia-Verdugo、石龍徳、大野伸彦、澤本和延
  • 学会等名: 第17回神経発生討論会・第20回成体脳のニューロン新生懇談会合同大会
• [学会発表] 傷害脳内のニューロン移動を制御する成長円錐の同定 (2024)
  • 著者名/発表者名: 中嶋智佳子、澤田雅人、梅田恵里花、高木佑真、中島徳彦、久保山和哉、金子奈穂子、山本悟暁、中村春野、島田直樹、中村耕一郎、松野久美子、上杉昭二、Nynke A. Veprek、lorian Kullmer、Veselin Nasufovic、内山 博允、中田 克、大塚 祐二、伊藤 泰行、大野 伸彦、Hans-Dieter Arndt、Dirk Trauner、田畑 泰彦、五十嵐 道弘、澤本 和延
  • 学会等名: 第17回神経発生討論会・第20回成体脳のニューロン新生懇談会合同大会
• [学会発表] 生後脳における新生ニューロンの移動：メカニズムの解明と再生医療への応用 (2024)
  • 著者名/発表者名: 澤本和延
  • 学会等名: 第7回包括的神経グリア研究会 (UNG2024)
  • 招待講演
• [学会発表] 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: 名古屋大学脳とこころの研究センター 第8回東海地区連携拡大ワークショップ
• [学会発表] 損傷した脳の修復過程における新生ニューロンの移動機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤本和延
  • 学会等名: 脳修復研究会
  • 招待講演
• [学会発表] N-cadherinを結合した両親媒性ペプチドは、傷害後脳における新生ニューロンの移動と感覚運動機能の回復を促進する放射状グリア細胞様線維を形成する (2023)
  • 著者名/発表者名: x大野雄也、中嶋智佳子、味岡逸樹、村岡貴博、矢口敦也、藤岡哲平、秋本沙織、松尾実咲、Ahmed Lotfy、中村小百合、Vicente Herranz-Perez、Jose Manuel Garcia-Verdugo、松川則之、金子奈穂子、澤本和延
  • 学会等名: 第74回名古屋市立大学医学会総会
• [学会発表] 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 (2023)
  • 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74回名古屋市立大学医学会総会
• [学会発表] Neuronal migration depends on blood flow in the adult olfactory bulb (2023)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ogino, Akari Saito, Masato Sawada, Shoko Takemura, Jiro Nagase, Honomi Kawase, Hiroyuki Inada, Vicente Herranz-Perez, Yoh-suke Mukouyama, Masatsugu Ema, Jose Manuel Garcia-Verdugo, Junichi Nabekura and Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: 第20回国際シンポジウム「味覚嗅覚の分子神経機構」嗅覚セッション(ISMNTOP2023)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Brain regenerative medicine based on technologies to promote neuronal migration (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤本和延
  • 学会等名: 第7回国際先端生物学・医学・工学会議
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 細胞移動促進による神経再生医療技術の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤本和延
  • 学会等名: ライブセッション in 再生医療
  • 招待講演
• [学会発表] 生後脳におけるニューロン移動機構と再生促進技術への応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤本和延
  • 学会等名: 海馬と高次脳機能学会
  • 招待講演
• [学会発表] 生後脳におけるニューロン移動の制御機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤田雅人、中嶋智佳子、澤本和延
  • 学会等名: 令和5年度 AMED適応・修復領域 若手主体の会議
• [学会発表] 脳細胞の移動・再生を促進する技術 (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤本和延
  • 学会等名: ライブセッション in 再生医療
  • 招待講演
• [学会発表] Introduction of biomaterial scaffolds promotes neuronal migration and functional recovery after brain injury (2023)
  • 著者名/発表者名: Chikako Nakajima, Yuya Ohnoa, Masato Sawada, Naoko Kanekoa, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: 第46回日本神経科学大会
• [学会発表] Promotion of neuronal migration to the site of brain injury facilitates functional recovery (2023)
  • 著者名/発表者名: Chikako Nakajima, Yuya Ohno, Masato Sawada, Naoko Kaneko, Kazunobu Sawamoto
  • 学会等名: 第64回日本神経病理学会総会学術研究会/第66回日本神経化学会大会 合同大会 公募シンポジウム24 成体脳における新生ニューロンの機能と治療応用
• [学会発表] 脳細胞のライブイメージング：基礎と応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤本 和延
  • 学会等名: 第64回日本神経病理学会総会学術研究会/第66回日本神経化学会大会 合同大会 【セッション】【神経化学】入門コース 分子イメージングのいろは
  • 招待講演
• [学会発表] 生後脳におけるニューロンの移動・成熟機構Neuronal migration and maturationin the postnatal brain (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤田雅人、澤本和延
  • 学会等名: 生後脳におけるニューロンの移動・成熟機構Neuronal migration and maturationin the postnatal brain
• [学会発表] 早産モデルマウス研究で脳室下帯における神経幹細胞形成機構解明を目指す (2023)
  • 著者名/発表者名: 竹村晶子、澤本和延
  • 学会等名: 第一回神経化学の若手KYOUEN
• [学会発表] 脳傷害後のニューロン再生機構とその応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 澤本 和延
  • 学会等名: 日本麻酔科学会第70回年次学術集会「神経保護と再生」シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] ミクログリアによるホ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 (2023)
  • 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: 全国学生リトリート
• [学会発表] 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 (2023)
  • 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: 全国学生リトリート
• [備考] 澤本和延研究室ホームページ
  • URL: http://k-sawamoto.com/