感覚モダリティ理解のためのミクログリア・シナプス接触の多角的解析

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20KK0170
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 和氣 弘明 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 教授 (90455220)
• 研究分担者: 大野 伸彦 自治医科大学, 医学部, 教授 (10432155) ; 加藤 大輔 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 特別訪問研究員 (10712292) ; 竹田 育子 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 特別訪問研究員 (30746300)
• 研究期間 (年度): 2020-10-27 – 2024-03-31
• キーワード: ミクログリア / トランスクリプトーム

研究実績の概要

ミクログリアによる異種感覚の可塑性への寄与を明らかにし、その精神疾患病態への関わりについて検証した。
まず、高次視覚野であるV2Lにそれぞれの第一次感覚野から投射があることを示し、V2Lにおける神経細胞の機能応答を検証したところ、通常ではヒゲ刺激によってV2Lの応答は抑制されるが、視覚遮断によってその活動頻度が増強することがわかった。詳細な検討を行ったところ、ミクログリアは視覚遮断に伴い、興奮性神経細胞周囲に接触し、抑制性シナプスを剥がすことによってその興奮性神経細胞の興奮性を獲得することに寄与することがわかった。さらにこの獲得した興奮性はヒゲの感覚識別に寄与することも明らかにした。これは先天的視覚遮断によって起こる現象である。では後天的視覚遮断ではどうなるのであろうか。ヒトでは極度の低視力もしくは視覚喪失に伴って幻覚が生じることが知られている（シャルルボネ症候群）。マウスでこれを検証するために成熟マウスで視覚遮断を行い、神経細胞の活動を検証したところ、神経細胞集団の活動の増加、ミクログリアの活性化それに伴うアストロサイトの活動増強が観察された。これらの神経活動に対する寄与を現在検証するとともに海外共同研究者とともに、トランスクリプトーム変化をそれぞれの細胞のRNAシークエンスを用いて解析している。さらに病態モデルにおける変化を海外共同研究者とともに、トランスクリプトーム変化とイメージング解析を統合し、検証している。さらにこれを病態に応用するために統合失調症および自閉症のリスクファクターとして知られる3q29欠失症候群に着目した。3q29欠失モデルマウスのミクログリアの形態変化を検証したところ3q29欠失モデルマウスではミクログリアの細胞体面積及び分岐数は前頭前野、連合野、第一次体性感覚野、第一次視覚野で低下していることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Editorial: Oligodendrocytes: from their development to function and dysfunction (2024)
  • 著者名/発表者名: Miyata Shingo、Wake Hiroaki
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular Neuroscience 巻: 18 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fncel.2024.1376931
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Astrocytic NKCC1 inhibits seizures by buffering Cl- and antagonizing neuronal NKCC1 at GABAergic synapses (2023)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Trong Dao、Ishibashi Masaru、Sinha Adya Saran、Watanabe Miho、Kato Daisuke、Horiuchi Hiroshi、Wake Hiroaki、Fukuda Atsuo
  • 雑誌名: Epilepsia 巻: 64 ページ: 3389～3403
  • DOI: 10.1111/epi.17784
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Activity-dependent oligodendrocyte calcium dynamics and their changes in Alzheimer’s disease (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kenji、Kato Daisuke、Sugio Shouta、Takeda Ikuko、Wake Hiroaki
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular Neuroscience 巻: 17 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fncel.2023.1154196
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation of lipid synthesis in myelin modulates neural activity and is required for motor learning (2023)
  • 著者名/発表者名: 4.Kato D, Aoyama Y, Nishida K, Takahashi Y, Sakamoto T, Takeda I, Tatematsu T, Go S, Saito Y, Kunishima S, Cheng J, Hou L, Tachibana Y, Sugio S, Kondo R, Eto F, Sato S, Moorhouse AJ, Yao I, Kadomatsu K, Setou M, Wake H
  • 雑誌名: Glia 巻: 71 ページ: 2591～2608
  • DOI: 10.1002/glia.24441
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] KCC2 downregulation after sciatic nerve injury enhances motor function recovery (2023)
  • 著者名/発表者名: Cheung Dennis Lawrence、Toda Takuya、Narushima Madoka、Eto Kei、Takayama Chitoshi、Ooba Tatsuko、Wake Hiroaki、Moorhouse Andrew John、Nabekura Junichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-023-34701-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microglia enable cross-modal plasticity by removing inhibitory synapses (2023)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Akari、Kawamura Nanami、Tarusawa Etsuko、Takeda Ikuko、Aoyama Yuki、Ohno Nobuhiko、Inoue Mio、Kagamiuchi Mai、Kato Daisuke、Matsumoto Mami、Hasegawa Yoshihiro、Nabekura Junichi、Schaefer Anne、Moorhouse Andrew J.、Yagi Takeshi、Wake Hiroaki
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 42 ページ: 112383～112383
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112383
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CD206+ macrophages transventricularly infiltrate the early embryonic cerebral wall to differentiate into microglia (2023)
  • 著者名/発表者名: Hattori Yuki、Kato Daisuke、Murayama Futoshi、Koike Sota、Asai Hisa、Yamasaki Ayato、Naito Yu、Kawaguchi Ayano、Konishi Hiroyuki、Prinz Marco、Masuda Takahiro、Wake Hiroaki、Miyata Takaki
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 42 ページ: 112092～112092
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112092
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Myelinated axon as a plastic cable regulating brain functions (2023)
  • 著者名/発表者名: Sugio Shouta、Kato Daisuke、Wake Hiroaki
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 187 ページ: 45～51
  • DOI: 10.1016/j.neures.2022.11.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Alteration in the Blood-Brain Barrier and microglia in a mouse model of Alzheimer’s disease. (2024)
  • 著者名/発表者名: Lingnan Hou, Jinlei Cheng, Ikuko Takeda, Zhongtian Guo, Wanying Li, Daisuke Kato, Hiroaki Wake
  • 学会等名: 第101回 日本生理学会大会
• [学会発表] 多感覚統合をつかさどる高次視覚野の神経回路基盤 (2024)
  • 著者名/発表者名: Mio Inoue, Yuta Taisumi, Ikuko Takeda, Akari Hashimoto, Nanami Kawamura, Etsuko Tarusawa, Daisuke Kato, Hiroaki Wake
  • 学会等名: 第129回日本解剖学会
• [学会発表] Microglia Mediate Synaptic Loss in the Early Stages of Alzheimer's Disease (2024)
  • 著者名/発表者名: Zhongtian Guo, Daisuke Kato, Reon Kondo, Ikuko Takeda, Hiroaki Wake
  • 学会等名: 第101回 日本生理学会大会
• [学会発表] Microglia enable cross-modal plasticity by removing inhibitory synapses (2023)
  • 著者名/発表者名: Akari HASHIMOTO, Nanami KAWAMURA, Etsuko TARUSAWA, Ikuko TAKEDA, Yuki AOYAMA, Nobuhiko OHNO, Mio INOUE, Mai KAGAMIUCHI, Daisuke KATO, Mami MATSUMOTO, Yoshihiro HASEGAWA, Anne SCHAEFER, Junichi NABEKURA, Takeshi YAGI, Hiroaki WAKE
  • 学会等名: 50th Naito Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Cross-modal plasticity after early visual deprivation depends on microglial elimination of inhibitory synapses (2023)
  • 著者名/発表者名: Akari HASHIMOTO, Nanami KAWAMURA, Etsuko TARUSAWA, Ikuko TAKEDA, Yuki AOYAMA, Nobuhiko OHNO, Mio INOUE, Mai KAGAMIUCHI, Daisuke KATO, Mami MATSUMOTO, Yoshihiro HASEGAWA, Anne SCHAEFER, Junichi NABEKURA, Takeshi YAGI, Hiroaki WAKE
  • 学会等名: Neuroscience2023
• [学会発表] Holographic microscope illuminates brain activity (2023)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Kato, Xiangyu Quan, Osamu Matoba, Hiroaki Wake
  • 学会等名: BISC2023
  • 国際学会
• [学会発表] Microglia in multi-sensory modality (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Wake, Akari Hashimoto
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia(Novel Insight into Glia Function & Dysfunction,AWAJI,JAPAN)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Microglia in multi-sensory modality (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki WAKE
  • 学会等名: 50th Naito Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Physiological Functions of Glial Cell for Brain Functions (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki WAKE
  • 学会等名: The 10th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Astrocyte-mediated neuronal circuit remodeling in higher visual cortex induced by sensory deprivation (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikuko Takeda, Izumo Takei, Yuki Aoyama, Hiroaki Wake
  • 学会等名: CSH Asia, Novel Insights into Glia Function & Dysfunction
  • 国際学会
• [学会発表] The role of astrocytes in V2L neuronal remodeling following vision loss (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikuko Takeda, Izumo Takei, Mio Inoue,Mai Kagamiuchi,Akari Hashimoto,Yuki Aoyama, Hiroaki Wake
  • 学会等名: ISN-ESN meeting
  • 国際学会
• [学会発表] The role of astrocytes following vision loss (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikuko Takeda, Akari Hashimoto, Izumo Takei, Mio Inoue, Mai Kagamiuchi, Daisuke Kato, Hiroaki Wake
  • 学会等名: 50th Naito Conference
  • 国際学会
• [学会発表] The role of astrocytes in V2L neuronal remodeling following vision loss (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikuko Takeda, Akari Hashimoto, Izumo Takei, Mio Inoue, Hiroaki Wake
  • 学会等名: Neuroscience2023
  • 国際学会
• [学会発表] The function of microglia on multi-sensory integration in the V2L (2023)
  • 著者名/発表者名: Mai Kagamiuchi, Akari Hashimoto, Mariko Shindo, Ikuko Takeda, Hiroaki Wake
  • 学会等名: 第46回日本神経科学学会
• [学会発表] Neuronal circuit for multisensory integration in higher visual cortex (2023)
  • 著者名/発表者名: Mio Inoue, Yuta Taisumi, Ikuko Takeda, Akari Hashimoto, Nanami Kawamura, Etsuko Tarusawa, Daisuke Kato, Hiroaki Wake
  • 学会等名: 第46回日本神経科学学会
• [学会発表] Neuronal circuit for multisensory integration in higher visual cortex (2023)
  • 著者名/発表者名: Mio Inoue, Yuta Taisumi, Ikuko Takeda, Akari Hashimoto, Nanami Kawamura, Etsuko Tarusawa, Daisuke Kato, Hiroaki Wake
  • 学会等名: Neuroscience2023
  • 国際学会
• [学会発表] Microglial immune response for brain metastasis associating with annexin A13 (2023)
  • 著者名/発表者名: Misuzu Horikoshi, Takahiro Tsuji, Mariko Shindo, Rahadian Yudo Hartantio, Daisuke Kato, Hiroaki Wake
  • 学会等名: 第46回日本神経科学学会
• [学会発表] アネキシンA13が関与する転移性脳腫瘍へのミクログリア免疫応答 (2023)
  • 著者名/発表者名: 堀越 水涼、辻 貴宏、進藤 麻理子、Rahadian Y. Hartantyo、加藤 大輔、和氣 弘明,
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Contribution of oligodendrocytes impairment to cognitive decline with aging (2023)
  • 著者名/発表者名: Shiho Kunishima, Daisuke Kato, Jinglei Cheng, Hiroaki Wake
  • 学会等名: Neuroscience2023
  • 国際学会
• [学会発表] Myelin lipid synthesis modulates neural activity and is essential for motor learning (2023)
  • 著者名/発表者名: Y. AOYAMA, D. KATO, K. NISHIDA, Y. TAKAHASHI, T. SAKAMOTO, I. TAKEDA, T. TATEMATSU, S. SUGIO, Y. SAITO, S. KUNISHIMA, J. CHENG, H. LINGNAN, Y. TACHIBANA, S. SUGIO, R. KONDO, F. ETO, S. SATO, A. MOORHOUSE, I. YAO, K. KADOMATSU, M. SETOU, H. WAKE
  • 学会等名: Neuroscience2023
  • 国際学会
• [学会発表] Fusion experimental system of mouse sensory learning and multi-photon holographic microscopy (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuta Tanisumi, Syuto Hayashi, Xiangyu Quan, Daisuke Kato, Hiroaki Wake
  • 学会等名: 第46回日本神経科学学会
• [学会発表] Interdisciplinary method to elucidate the interaction between brain microenvironment and cancer cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Tsuji; Hiroaki Wake; Mariko Shindo; Rahadian Y. Hartantio; Misuzu Horikoshi; Daisuke Kato; Hiroaki Ozasa; Toyohiro Hirai
  • 学会等名: AACR Annual meeting 2023 in Orlando
  • 国際学会
• [学会発表] Heterogeneous microglial response to cancer cells visualized by in vivo imaging model (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahiro TSUJI, Mariko SHINDO, Daisuke KATO, Hiroaki WAKE
  • 学会等名: CSH Asia, Novel Insights into Glia Function & Dysfunction
  • 国際学会
• [学会発表] Heterogeneous microglial response to cancer cells visualized by in vivo imaging model (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Tsuji; Mariko Shindo; Rahadian Y. Hartantio; MisuzuHorikoshi; Daisuke Kato; Hiroaki Wake
  • 学会等名: ISN-ESN meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 多細胞回路動態の計測と操作を目指して (2023)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第127回日本眼科学会
• [学会発表] オリゴデンドロサイトの神経回路同期性への寄与 (2023)
  • 著者名/発表者名: 和氣 弘明
  • 学会等名: 第46回日本神経組織培養研究会
• [学会発表] 中枢神経系多細胞回路の生理機能およびその計測と操作 (2023)
  • 著者名/発表者名: 和氣 弘明
  • 学会等名: 第8回日本骨免疫学会ウインタースクール