脊髄損傷における神経再生因子の同定と網羅的遺伝子解析

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22390287
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 馬場 久敏 福井大学, 医学部, 教授 (00165060)
• 研究分担者: 内田 研造 福井大学, 医学部, 准教授 (60273009)
• キーワード: 脊髄損傷 / メカニカルストレス / マイクロアレイ / 遺伝子解析 / 神経再生因子

研究概要

培養脊髄神経細胞を用いてメカニカルストレスに対するDNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を行った。細胞の機械的ストレスには、培養細胞に周期的牽引負荷を与えることができる細胞伸縮装置FX-3000TM-Flexercell Strain Unitを使用した。培養脊髄細胞は妊娠SDラットの胎生15日目の胎仔より採取し、3目間培養後機械的ストレスを加えた。機械的ストレスは1秒間伸展/弛緩(最大12%牽引)を継続的に加えた。遺伝子解析はRNA抽出後、GeneChip Rat Genome230 2.0により、クラスタリング解析、Gene ontology(GO)頻度解析、Pathway解析(KEGG解析)を行った後、特定の目的遺伝子に対しはPTPCRでの発現量を解析した。フィルタリングにより、23506のプローブセットを抽出、発現率2以上、発現差200以上をみたすものを、ストレスにより変動ありとし、3421のプローブセットを更に抽出した。クラスタリング解析では遺伝子発現パターンにより6つのグループに分割された。発現時間により緩徐にsignal値が上昇するものグループにおいてGO解析では"apoptosis"に属する44遺伝子が、"response to stimulus"に属する17遺伝子が抽出された。Pathway解析ではMAPK signahngの有意な変動が確認され、PT-PCRでも、PDGFR、G12、CACN、trkA/B、FGFR、Raf1、MKP、HGK、JIP3、HSP72、GADD45、GADD153のmRNAの増加を確認し得た。脊髄ヘメカニカルストレスは、膜損傷、軸索損傷、ニューロン伝達障害、異なった転写因子の発現、グリアの神経栄養因子関連産生を生じさせると考えられるが、ニューロン自身もまた遺伝子パターンを変化させ、その生存維持に応答していると推察された。

研究成果

• [雑誌論文] Microarray analysis of expression of cell death-associated genes in rat spinal cord cells exposed to cyclic tensile stresses in vitro. (2010)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Nakajima H, Hirai T, Yayama T, Chen KB, Kobayashi S, Roberts S, Johnson WE, Baba H
  • 雑誌名: BMC Neurosci 巻: 11 ページ: 84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted retrograde gene delivery of brain-derived neurotrophic factor suppresses apoptosis of neurons and oligodendroglia after spinal cord injury in rats. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakajima H, Uchida K, Yayama T, Kobayashi S, Guerrero AR, Furukawa S, Baba H.
  • 雑誌名: Spine 巻: 35 ページ: 497-504
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脊髄再生基礎科学の現状と近未来の展望、Myelopathyに対するアデノウィルスベクターを用いた逆行性神経栄養因子遺伝子療法による脊髄保護効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内田研造、中嶋秀明、渡邉修司、馬場久敏
  • 雑誌名: 脊椎脊髄ジャーナル 巻: 23 ページ: 859-866
• [雑誌論文] Tumor necrosis factor-alpha antagonist reduces apoptosis of neurons and oligodendroglia in rat spinal cord injury.
  • 著者名/発表者名: Chen KB, Uchida K, Nakajima H, Yayama T, Guerrero AR, Kobayashi S, Ma WY, Liu SY, Baba H.
  • 雑誌名: Spine 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-mobility group box-1 and its receptors contribute to proinflammatory response in the acute phase of spinal cord injury in rats.
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Nakajima H, Yayama T, Hirai T, Guerrero AR, Koba yashi S, Ma WY, Liu SY, Zhu P, Baba H．
  • 雑誌名: Spine 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Cell death-associated genes expression patterns using microarray analysis in rat cultured spinal cord cells exposed to cyclic tensile stresses in vitro (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Uchida, H.Nakajima, T.Hirai, T.Yayama, D.Sugita, S.Kobayashi, H.Baba
  • 学会等名: 7^<th>Combined Meeting of ORS
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-10-17
• [学会発表] マイクロアレイを用いたメカニカルストレスに対する脊髄ニューロンの遺伝子発現解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内田研造, 中嶋秀明, 彌山峰史, 杉田大輔, 渡邉修司, 馬場久敏
  • 学会等名: 第39回日本脊椎脊髄病学会
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 2010-04-23