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2022 年度 実施状況報告書

ミクログリア誘導性緑内障発症機構の1細胞解析

研究課題

研究課題/領域番号 20KK0366
研究機関山梨大学

研究代表者

篠崎 陽一  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (10443772)

研究期間 (年度) 2021 – 2023
キーワードグリア / 緑内障 / ミクログリア / 神経変性 / 網膜 / オートファジー / 細胞老化
研究実績の概要

本年度は、ミクログリアのP2Y6受容体欠損による組織レベルの変化について検討を進めた。P2Y6受容体欠損マウスは加齢依存的に緑内障症状を示し、網膜神経節細胞の変性を生じる。ミクログリアと神経変性をつなぐ分子メカニズムとしてオートファジーに着目した(Qin et al. Brain Behav Immun 2021)。過去の報告から、単球ではP2Y6受容体がオートファジー制御に関わる事が示されている(Obba et al. Blood 2014)ことから, これらの遺伝子に着目して解析を行った。P2Y6受容体欠損マウスの網膜や視神経乳頭部ではオートファジー関連遺伝子群の多くが変化していた。特に、Class III PI3K Complex関連遺伝子群(Uvra, Becn, p150, Pik3c)の発現低下が認められ、ミクログリアのオートファジー機能異常の可能性が考えられた。昨年度、Colony Stimulating Factor 1 (CSF1)受容体に対する拮抗薬であるPLX5622を投与してP2Y6受容体欠損マウスからミクログリアをリセットすると、網膜や視神経乳頭部の細胞老化遺伝子群の発現が低下する事を見出したが、オートファジー遺伝子群ではミクログリアのリセットに伴って発現が回復した。細胞老化はリソソームの機能異常がその特徴の1つであるため、P2Y6受容体はオートファジー機能障害を介して細胞老化を誘導する可能性が考えられた。一方、オートファジーを抑制的に制御するmTOR関連遺伝子群(Akt, Mtor, Rptorなど)は発現上昇しており、ERストレスが亢進している可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
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

現在までの結果、網膜や視神経乳頭部においてP2Y6受容体を発現する主な細胞はミクログリアであると考えられた。当初、我々が過去に報告したようにP2Y6受容体がミクログリアの貪食を制御する(Koizumi et al. Nature 2007)、と予想して貪食関連遺伝子群 (Mertk, Megf10, Gulp1, Abca1, Axl, Tyro3)の発現変化を検討したものの、網膜ではP2Y6受容体欠損によってこれらの遺伝子群の変化は認められず、P2Y6受容体は貪食以外の機能制御に関わるものと考えられた。オートファジーの異常はミクログリアの加齢依存的な機能変化や炎症惹起、各種神経変性疾患に関与する事(Plaza-Zabala et al. Int J Mol Sci 2017)や、単球のP2Y6受容体がオートファジー制御に関わる事(Obba et al. Blood 2014)などから、P2Y6受容体欠損マウス網膜や視神経乳頭部でのオートファジー関連遺伝子群が大きく変化する事、多くの場合遺伝子発現が低下している事から、P2Y6受容体はオートファジーを正に制御し、その機能低下はオートファジー機能低下につながると考えられた。

今後の研究の推進方策

ミクログリア選択的な制御による緑内障発症や治療効果を示すため、アデノ随伴ウイルスによるミクログリア選択的P2Y6受容体遺伝子導入(Lin et al. Nature Method 2022)を試みている。現在、AAVは完成して既に網膜に感染済みであり、中年齢のP2Y6受容体欠損マウスの視覚機能が回復するかどうかを検討予定である。また、FASTシステム(Tanaka et al. Biol Psychiat 2010)を用いたミクログリア選択的かつ時期特異的P2Y6受容体ノックダウン/過剰発現系の構築を進めている。本年度中には個体が得られる見込みである。一方、グリアの細胞移植による緑内障治療の可能性を行動学的・電気生理学的に評価する実験系も立ち上がり、安定に稼働する事が確認できた。予備的な検討では、眼のミクログリアだけを制御するだけで視覚機能が大きく変化する事、つまり、緑内障症状が大きく緩和する可能性を見出している。今後、さらに個体数を追加して検討を進める予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Astrocyte Immune Functions and Glaucoma2023

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki Youichi、Kashiwagi Kenji、Koizumi Schuichi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 ページ: 2747~2747

    • DOI

      10.3390/ijms24032747

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ocular P2 receptors and glaucoma2023

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki Youichi、Saito Kozo、Kashiwagi Kenji、Koizumi Schuichi
    • 雑誌名

      Neuropharmacology

      巻: 222 ページ: 109302~109302

    • DOI

      10.1016/j.neuropharm.2022.109302

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Astrocytic dysfunction induced by ABCA1 deficiency causes optic neuropathy2022

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki Youichi、Leung Alex、Namekata Kazuhiko、Saitoh Sei、Nguyen Huy Bang、Takeda Akiko、Danjo Yosuke、Morizawa Yosuke M.、Shigetomi Eiji、Sano Fumikazu、Yoshioka Nozomu、Takebayashi Hirohide、Ohno Nobuhiko、Segawa Takahiro、Miyake Kunio、Kashiwagi Kenji、Harada Takayuki、Ohnuma Shin-ichi、Koizumi Schuichi
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 ページ: eabq1081

    • DOI

      10.1126/sciadv.abq1081

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 網膜ミクログリアと緑内障2022

    • 著者名/発表者名
      篠崎 陽一、パラジュリ ビジェイ
    • 雑誌名

      ファルマシア

      巻: 58 ページ: 1026~1030

    • DOI

      10.14894/faruawpsj.58.11_1026

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transplantation of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Microglia in Immunocompetent Mice Brain via Non-Invasive Transnasal Route2022

    • 著者名/発表者名
      Parajuli Bijay、Shinozaki Youichi、Shigetomi Eiji、Koizumi Schuichi
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 183 ページ: e63574

    • DOI

      10.3791/63574

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transient astrocytic mGluR5 expression drives synaptic plasticity and subsequent chronic pain in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Danjo Yosuke、Shigetomi Eiji、Hirayama Yukiho J.、Kobayashi Kenji、Ishikawa Tatsuya、Fukazawa Yugo、Shibata Keisuke、Takanashi Kenta、Parajuli Bijay、Shinozaki Youichi、Kim Sun Kwang、Nabekura Junichi、Koizumi Schuichi
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Medicine

      巻: 219 ページ: e20210989

    • DOI

      10.1084/jem.20210989

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] グリア細胞の機能異常と視覚病態2023

    • 著者名/発表者名
      篠崎陽一、小泉修一
    • 学会等名
      第1回 Ocular Science Meeting
    • 招待講演
  • [学会発表] ミューラー細胞のP2Y1受容体欠損は緑内障様の傷害を誘導する2023

    • 著者名/発表者名
      森日菜子、篠崎陽一、濱田健太郎、柏木賢治、小泉修一
    • 学会等名
      第147回日本薬理学会関東部会
  • [学会発表] グリア細胞の異常が緑内障の原因となる可能性2022

    • 著者名/発表者名
      篠崎陽一、Leung Alex、行方和彦、繁冨英治、柏木賢治、原田高幸、大沼信一、小泉修一
    • 学会等名
      JAASキックオフミーティング
  • [学会発表] ABCA1 deficiency in astrocytes triggers non-cell-autonomous optic neuropathy via neuroinflammation and excitotoxicity.2022

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki Y, Leung A, Namekata K, Ohno N, Shigetomi E, Kashiwagi K, Harada T, Ohnuma SI, Koizumi S
    • 学会等名
      Neuro2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 視神経変性疾患における非細胞自律性メカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      篠崎陽一、Leung Alex、行方和彦、柏木賢治、大野伸彦、繁冨英治、原田高幸、大沼信一、小泉修一
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
  • [学会発表] 「一次性アストロサイト病」アレキサンダー病におけるミクログリアの病態関連機序の解明2022

    • 著者名/発表者名
      齋藤 光象、繁冨 英治、篠崎 陽一、パラジュリ ビジェイ、小泉 修一
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
  • [学会発表] Mechanisms underlying mutant astrocyte-mediated demyelination in Alexander disease2022

    • 著者名/発表者名
      久保田 友人、繁冨 英治、齋藤 光象、篠崎 陽一、小林 憲司、田中 謙二、池中 一裕、大野 伸彦、小泉 修一
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
  • [図書] Subchapter 13.2 - Single-cell genetics approach in ophthalmology in Handbook of Basic and Clinical Ocular Pharmacology and Therapeutics2022

    • 著者名/発表者名
      Alex Leung, Youichi Shinozaki, Schuichi Koizumi, Shin-ichi Ohnuma
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      Academic Press

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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