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2022 年度 実施状況報告書

フェレットを用いた大脳皮質神経回路の形成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K19306
研究機関金沢大学

研究代表者

河崎 洋志  金沢大学, 医学系, 教授 (50303904)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
キーワード大脳皮質
研究実績の概要

ヒトの大脳は、マウスなどに比べて著しく発達していることが特徴的である。このような発達した大脳構築の分子遺伝学的解析はマウスを用いて行うことが困難であることから、我々は新たなモデル動物の必要性を考え、食肉類哺乳動物フェレットに着目してきた。フェレットは大脳が大きく、脳回を持つなど大脳が発達している。我々はこれまでに、ヒトやサルで見いだされていたU線維に着目した研究を進めてきた。U線維は大脳皮質直下にある短連合線維であり、近隣の大脳皮質の機能的連合に重要と考えられている。我々のフェレットの遺伝子操作技術を用いた研究の結果、フェレットにもU線維が存在すること、U線維は大脳皮質2/3層および5/6層に由来することなどを発見した。そこで本研究課題では、これらの研究成果を足がかりとして、これまで不明であったU線維の詳細な特性解析を目的としている。これまでにフェレット大脳皮質のU線維領域を各種染色を用いて解析した結果、U線維領域はさらに特徴の異なる2つの領域に分けられることを見いだした。現在この2つの領域の特性を詳細に解析している。U線維は認知症における重要性も指摘されており、本研究課題の成果は臨床医学的もしくは社会的な波及効果も大きい。また高等哺乳動物にはU線維以外にも、様々な特徴的な神経回路が存在することから、本研究課題の成果はそれらにも幅広く応用が可能であるなど発展性も大きい。

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

フェレット大脳皮質を用いてU線維領域を各種染色などを用いて詳細に解析した結果、U線維領域はさらに特徴の異なる2つの領域に分けられることを見いだした。フェレットの大脳の様々な領域から調整したサンプルを用いて髄鞘染色を行い、U線維の髄鞘の特徴を観察した結果、U線維領域の中には髄鞘染色で濃く染まる領域と薄く染まる領域の2つの亜領域が存在していることを見いだした。これらの領域に大脳皮質の神経細胞由来の短連合線維が存在するかを検討するため、コレラトキシンBサブユニット(CTB)を大脳皮質へ注入したところ、CTB陽性軸索がいずれにも存在していることを見いだした。現在、二つの領域の構造的特徴を電子顕微鏡を用いて解析している。このように大脳に新しい線維領域を見いだし、解析を進めていることから、研究は順調に進行していると考えている。

今後の研究の推進方策

我々が新たに見いだしたU線維領域内の2つの異なる領域の特性解析を進める。電子顕微鏡を用いて解析し、軸索の直径や髄鞘の特性を明らかにしたのちに論文としてまとめる。

次年度使用額が生じた理由

我々は食肉類哺乳動物フェレットに着目し、ヒトやサルで見いだされていたU線維に着目した研究を進めている。我々のフェレットの遺伝子操作技術を用いてU線維の詳細な特性を解析する予定であったが、新型コロナウイルス感染症などにより、フェレットの輸入が困難となったために次年度使用額が生じた。その間にプラスミドなど予め準備可能な実験資材の準備を進め、またフェレットの入手状況が改善しているために、令和5年度中には当初予定していた実験は行うことができると考えている。物品費を用いてプラスチック器具、酵素類、実験動物などの消耗品を購入する。また研究打ち合わせ、成果発表を行うための出張旅費を計上した。その他として、英文校閲費用、論文投稿料や掲載料を計上している。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Univ Notre Dame(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Univ Notre Dame
  • [国際共同研究] VIB Research Center(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      VIB Research Center
  • [雑誌論文] Shank3a/b isoforms regulate the susceptibility to seizures and thalamocortical development in the early postnatal period of mice2023

    • 著者名/発表者名
      Okuzono Sayaka、Fujii Fumihiko、Matsushita Yuki、Setoyama Daiki、Shinmyo Yohei、Taira Ryoji、Yonemoto Kousuke、Akamine Satoshi、Motomura Yoshitomo、Sanefuji Masafumi、Sakurai Takeshi、Kawasaki Hiroshi、Han Kihoon、Kato Takahiro A.、Torisu Hiroyuki、Kang Dongchon、Nakabeppu Yusaku、Sakai Yasunari、Ohga Shouichi
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 193 ページ: 13~19

    • DOI

      10.1016/j.neures.2023.03.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of Tau protein as a novel marker for maturation and pathological changes of oligodendrocytes2023

    • 著者名/発表者名
      Torii Tomohiro、Miyamoto Yuki、Nakata Rinaho、Higashi Yuto、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi、Miyasaka Tomohiro、Misonou Hiroaki
    • 雑誌名

      Glia

      巻: 71 ページ: 1002~1017

    • DOI

      10.1002/glia.24322

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of the mechanisms underlying the development and evolution of the cerebral cortex using gyrencephalic ferrets2023

    • 著者名/発表者名
      Shinmyo Y. and Kawasaki H.
    • 雑誌名

      Neocortical Neurogenesis in Development and Evolution

      巻: - ページ: in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New Technical Approach for Cross-species Examination of Neuronal Wiring and Adult Neuron-glia Functions2023

    • 著者名/発表者名
      Edwards-Faret Gabriela、de Vin Filip、Slezak Michal、Gollenbeck Lennart、Karaman Ruchan、Shinmyo Yohei、Batiuk Mykhailo Y.、Pando Carmen Menacho、Urschitz Johann、Rincon Melvin Y.、Moisyadi Stefan、Schnutgen Frank、Kawasaki Hiroshi、Schmucker Dietmar、Holt Matthew G.
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 508 ページ: 40~51

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2022.11.029

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Isolation of ferret astrocytes reveals their morphological, transcriptional, and functional differences from mouse astrocytes2022

    • 著者名/発表者名
      Roboon Jureepon、Hattori Tsuyoshi、Nguyen Dinh Thi、Ishii Hiroshi、Takarada-Iemata Mika、Kannon Takayuki、Hosomichi Kazuyoshi、Maejima Takashi、Saito Kengo、Shinmyo Yohei、Mieda Michihiro、Tajima Atsushi、Kawasaki Hiroshi、Hori Osamu
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 16 ページ: 877131

    • DOI

      10.3389/fncel.2022.877131

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanisms underlying the development and evolution of the mammalian cerebral cortex2022

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki H.
    • 雑誌名

      Siberian Medical Review

      巻: 2 ページ: 105~105

    • DOI

      10.20333/25000136-2022-2-105

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Orchestrated neuronal migration and cortical folding: A computational and experimental study2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Shuolun、Saito Kengo、Kawasaki Hiroshi、Holland Maria A.
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 18 ページ: e1010190

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1010190

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Mechanisms underlying the development and evolution of folds of the cerebral cortex of the brain2023

    • 著者名/発表者名
      河崎洋志
    • 学会等名
      第21回武田科学振興財団生命科学シンポジウム「ヒト発生と進化の理解に向けて」
  • [学会発表] フェレットを用いた大脳の肥大化と複雑化のメカニズムの解析2022

    • 著者名/発表者名
      河崎洋志
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
    • 招待講演
  • [学会発表] FGFシグナルのポジティブフィードバックループがアストロサ イトの増加と大脳の脳回形成を誘導する2022

    • 著者名/発表者名
      新明洋平、齋藤健吾、浜辺-堀池俊秀、亀谷匠郁、服部剛志、観音隆幸、細道一善、Michal Slezak、Matthew G. Holt、田嶋敦、堀修、河崎洋志
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
  • [学会発表] 高等哺乳動物を用いた脳神経系の形成、進化および疾患病態の研究2022

    • 著者名/発表者名
      河崎洋志
    • 学会等名
      第22回日本分子脳神経外科学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 高等哺乳動物を用いた新規膠芽腫モデル2022

    • 著者名/発表者名
      水口敬司、齋藤健吾、堀池俊秀、亀谷匠郁、新明洋平、池田博子、中田光俊、河崎洋志
    • 学会等名
      第22回日本分子脳神経外科学会
  • [学会発表] フェレットを用いた脳神経系の発生と進化の研究2022

    • 著者名/発表者名
      河崎洋志
    • 学会等名
      第2回反分野的生物医療学会
    • 招待講演
  • [学会発表] A positive feedback loop of FGF signaling induces astrocyte expansion and folding of the cerebral cortex in gyrencephalic animals2022

    • 著者名/発表者名
      Yohei Shinmyo, Kengo Saito, Toshihide Hamabe-Horiike, Narufumi Kameya, Tsuyoshi Hattori, Takayuki Kannon, Kazuyoshi Hosomichi, Michal Slezak, Matthew G. Holt, Atsushi Tajima, Osamu Hori, Hiroshi Kawasaki
    • 学会等名
      International symposium "Development and Plasticity of the Brain"
    • 国際学会
  • [備考] 金沢大学医学系脳神経医学分野

    • URL

      http://square.umin.ac.jp/top/kawasaki-lab/

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公開日: 2023-12-25  

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