オプトジェネティックスによる新たな疾患モデルの提案

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24659221
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 村上 正晃 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (00250514)
• キーワード: オプトジェネッティクス / 活性化ヘルパーT細胞 / 炎症反応 / 免疫反応 / 神経の活性化

研究概要

オプトジェネッティクスはスタンフォード大学のDeisseroth博士らが、光と光感受性のイオンチャネルによって神経を人為的に刺激できることを示して以来始まった学問分野である．本研究提案では、Duke大学のG. J. Augustine博士とG. Feng博士から供与された光感受性のイオンチャネルをThy1プロモーターの下流にて発現させたトランスジェニックマウスとオプトジェネッティクスを用いて感覚神経、交感神経、副交感神経等の神経を活性化/不活性化して支配領域の血管内皮細胞の活性化を制御してT細胞を特定の臓器に人為的に集積させる制御システムを作り、神経活動と免疫反応のリンクを詳細に証明することを目的とする。
現在までに、Duke大学より導入した光感受性のイオンチャネルを神経細胞特異的に発現させるためにThy１のプロモーターの下流にて発現させたトランスジェニックマウスを用いて第５腰髄の交感神経節あるいは交感神経管付近に光ファイバーを導入して刺激した。（光ファイバーは頭部から皮下に移行させて目的の交感神経節あるいは交感神経管の近傍で体内に移行させ目的の部位に固定して、マウスが自由な活動ができる様にした）光刺激によって第５腰髄背側血管にてケモカインの発現が有意に増強した。また、光刺激の強度、時間とそのケモカインの発現の強度が相関することがわかった。今後、自己抗原（ミエリンオリゴ糖タンパク）を認識する活性化ヘルパーT細胞を静脈内投与して光刺激を行って、光刺激の強度依存性に病気が誘導されるか否かを検討する。

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

光感受性のイオンチャネルを神経細胞特異的に発現させるためにThy１のプロモーターの下流にて発現させたトランスジェニックマウスを用いて第５腰髄の交感神経節あるいは交感神経管付近に光ファイバーを導入して刺激し、光刺激によって第５腰髄背側血管にてケモカインの発現が有意に増強した。また、光刺激の強度、時間とそのケモカインの発現の強度が相関することがわかった。病気の誘導を今後検証する予定。

今後の研究の推進方策

ミエリンオリゴ糖タンパクの３５番から５５番のペプチドをアジュバントともにマウスに免疫して自己反応性ヘルパーT細胞を誘導する。本病原T細胞は、申請者らのこれまでの研究から静脈内に移入すると２週程度にて麻痺を主徴とする病定を呈する。この時、病原T細胞は、第５腰髄の背側血管に神経刺激依存的に発現するケモカインを認識して中枢神経系に侵入して、炎症を誘導して病気を発症する。今回、第５腰髄近傍の交感神経節付近の神経をオプトジェネッティクス法にて活性化すると第５腰髄の血管でのケモカイン発現が増強したので、この時、病気が増悪するか否かを今後検討する。

次年度の研究費の使用計画

引っ越しに伴い、実験機器のセットアップなどに時間を要したため実験に遅延が生じた。
２０１４年度に２０１３年度に行うことができなかった実験を実施する。

研究成果

• [雑誌論文] Early pathological alterations of lower lumber cords detected by ultra-high field MRI in a mouse multiple sclerosis model. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mori, Y, M. Murakami, Y. Arima, D. Zhu, Y. Terayama, Y. Komai, Y. Nakatsuji, D. Kamimura, and Y. Yoshioka
  • 雑誌名: Int Immunol. 巻: 26 ページ: 93-101
  • 査読あり
• [雑誌論文] The reverse-direction method links mass experimental data to human diseases. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogura, H., T. Atsumi, H. Bando, L. Sabharwal, M. Yamada, J.-J. Jiang, A. Nakamura, Y. Arima, D. Kamimura, and M. Murakami.
  • 雑誌名: Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis 巻: 62 ページ: 41-45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inflammation amplifier, a new paradigm in cancer biology. (2014)
  • 著者名/発表者名: Atsumi, T., R. Singh, L. Sabharwal, H. Bando, J. Meng, Y. Arima, M. Yamada, M. Harada, J-J Jiang, D. Kamimura, H. Ogura, T. Hirano, and M. Murakami.
  • 雑誌名: Cancer Research 巻: 74 ページ: 8-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Gate Theory: How Regional Neural Activation Creates a Gateway for Immune Cells via an Inflammation Amplifier. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogura H, Y. Arima, D. Kamimura, and M Murakami
  • 雑誌名: Biomedical J. 巻: 36 ページ: 269-273
  • DOI: 10.4103/2319-4170.113187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of Immune Cell Infiltration into the CNS by Regional Neural Inputs Explained by the Gate Theory. (2013)
  • 著者名/発表者名: Arima Y, D. Kamimura, L. Sabharwal, M. Yamada, H. Bando, H. Ogura, T. Atsumi and M Murakami.
  • 雑誌名: Mediators of Inflammation. 巻: 2013 ページ: on line
  • DOI: 10.1155/2013/898165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ecto-Nucleoside Triphosphate Diphosphohydrolase 7 Controls Th17 Cell Responses through Regulation of Luminal ATP in the Small Intestine. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kusu T, H Kayama, M Kinoshita, S Gyu-Jeon, Y Ueda, Y Goto, R Okumura, H Saiga, T Kurakawa, K Ikeda, Y Maeda, J Nishimura, Y Arima, K Atarashi, K Honda, M Murakami, J Kunisawa, H Kiyono, M Okumura, M Yamamoto, K Takeda.
  • 雑誌名: J Immunol. 巻: 190 ページ: 774-783
  • 査読あり
• [雑誌論文] IL-6 amplifier activation in epithelial regions of bronchi after allogeneic lung transplantation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Lee J, T Nakagiri, D Kamimura, M Harada, T Oto, Y Susaki, Y Shintani, M Inoue, S Miyoshi, E Morii, T Hirano, M Murakami, M Okumura.
  • 雑誌名: Int Immunol. 巻: 25 ページ: 319-332
• [雑誌論文] Autoimmune disorder phenotype in HVCN1 gene deficient mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki M, A Tojo, Y Okochi, N Miyawaki, D Kamimura, A Yamaguchi, M Murakami, Y Okamura.
  • 雑誌名: Biochem. J. 巻: 450 ページ: 295-301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disease-Association Analysis of an Inflammation-Related Feedback Loop. (2013)
  • 著者名/発表者名: Murakami M, M Harada, D Kamimura, H Ogura, Y Okuyama, N Kumai, A Okuyama, R Singh, J Jiang, T Atsumi, S Shiraya, Y Nakatsuji, M Kinoshita, H Kohsaka, M Nishida, S Sakoda, N Miyasaka, K Yamauchi-Takihara, T Hirano
  • 雑誌名: Cell Reports. 巻: 3 ページ: 946-959
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Gate Theory Explains Regional Neural Regulation of Activated T cells Entering the Central Nervous System. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kamimura, D., M Yamada, L Sabharwal, H Ogura, Y Okuyama, A Nakamura, T Atsumi, Y Arima, M Murakami.
  • 雑誌名: Journal of Clinical & Cellular Immunology 巻: 4 ページ: 156-160
  • DOI: 10.4172/2155-9899.1000156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reverse direction method: A possible tool to link animal models with corresponding human diseases and disorders. (2013)
  • 著者名/発表者名: Singh, R., T Atsumi, H Bando, M Harada, A Nakamura, M Yamada, J-J Jiang, H Suzuki, K Katsunuma, T Nodomi, D Kamimura, H Ogura, M Murakami.
  • 雑誌名: Int. J. Genomic Med. 巻: 1 ページ: 106-110
  • DOI: 10.4172/ijgm.1000106
  • 査読あり
• [雑誌論文] The gateway theory: bridging neural and immune interactions in the CNS. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kamimura, D., M Yamada, M Harada, L. Sabharwal, J Meng, H Bando, H Ogura, T Atsumi, Y Arima, M Murakami.
  • 雑誌名: Front. Neurosci. 巻: 7 ページ: 204-210
  • DOI: 10.3389/fnins.2013.00204
  • 査読あり
• [備考] 村上正晃の研究室
  • URL: http://133.1.138.171/pub/molonc/www/index.html