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2021 年度 実績報告書

炎症病態により誘導される回路再編メカニズムと遺伝学的制御

公募研究

研究領域脳の若返りによる生涯可塑性誘導ーiPlasticityー臨界期機構の解明と操作
研究課題/領域番号 21H05705
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

下條 雅文  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, 主任研究員 (20455348)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
キーワード臨界期 / 回路再編 / 炎症
研究実績の概要

大脳の神経回路における興奮/抑制バランス異常と炎症病態は、多くの神経変性疾患に共通して早期から観察される特徴として最近注目を集めている。本研究では、アルツハイマー病の中核病変であるタウ蛋白質が凝集・沈着する認知症モデルマウスを用いて、タウ病変により傷ついた回路を再編し脳機能回復させるために炎症病態を介して可塑性誘導が作り出されている可能性を検証する。本年度は、rTg4510系統タウオパチーモデルマウス脳において、タウ病変や神経変性に先行し、炎症性アストロサイト関連分子マーカーの変動が早期から観察される事を見出した。同モデル動物を用いた予備的な検討により、病変進行に伴いアストロサイトの形態や機能に異常が生じている事も見いだされつつあり、こうした細胞障害を遺伝学的な介入で調節可能かどうか調べるため操作分子の開発に着手した。また、炎症性アストロサイトを選択的に標識し生体イメージング可能とするレポーターシステム開発にも取り組み、炎症病態のマクロイメージングと制御を同時に実現できるか検討を進めている。一方、大脳タウ病変と付随して抑制性ニューロンの障害が早期より生じている事を見い出したので、これら抑制性ニューロン活動の画像解析と遺伝子操作の実現を目指し、同細胞に特異的なプロモーター領域の探索や、アデノ随伴ウイルスベクターによる選択的な遺伝子発現の可能性を模索した。特に、臨界期や回路再編時に重要な役割を果たすPVニューロン選択的な解析や操作を実現可能かどうか、引き続き検討を進めている。

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

当初の計画通り、認知症モデル動物脳における炎症病態と回路障害の可視化と遺伝学的な制御に向けた技術開発は進んでおり、論文成果も得られた。

今後の研究の推進方策

引き続き認知症モデル動物脳における炎症と回路の関連性を追求し、回路再編をイメージングする方法の確立を目指しながら、遺伝学的な介入によりどのような影響が生じるのか検討する事を通じて、脳発達期や疾患病態に共通する可塑性誘導メカニズム解明を目指す。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Neurodegenerative processes accelerated by protein malnutrition and decelerated by essential amino acids in a tauopathy mouse model2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Hideaki、Takado Yuhei、Toyoda Sakiko、Tsukamoto-Yasui Masako、Minatohara Keiichiro、Takuwa Hiroyuki、Urushihata Takuya、Takahashi Manami、Shimojo Masafumi、Ono Maiko、Maeda Jun、Orihara Asumi、Sahara Naruhiko、Aoki Ichio、Karakawa Sachise、Isokawa Muneki、Kitamura Akihiko、Higuchi Makoto
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 ページ: eabd5046

    • DOI

      10.1126/sciadv.abd5046

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] MRS-measured glutamate versus GABA reflects excitatory versus inhibitory neural activities in awake mice2021

    • 著者名/発表者名
      Takado Yuhei、Takuwa Hiroyuki、Sampei Kazuaki、Urushihata Takuya、Takahashi Manami、Shimojo Masafumi、Uchida Shoko、Nitta Nobuhiro、Shibata Sayaka、Nagashima Keisuke、Ochi Yoshihiro、Ono Maiko、Maeda Jun、Tomita Yutaka、Sahara Naruhiko、Near Jamie、Aoki Ichio、Shibata Kazuhisa、Higuchi Makoto
    • 雑誌名

      Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism

      巻: 42 ページ: 197~212

    • DOI

      10.1177/0271678X211045449

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A genetically targeted reporter for PET imaging of deep neuronal circuits in mammalian brains2021

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi、Ono Maiko、Takuwa Hiroyuki、Mimura Koki、Nagai Yuji、Fujinaga Masayuki、Kikuchi Tatsuya、Okada Maki、Seki Chie、Tokunaga Masaki、Maeda Jun、Takado Yuhei、Takahashi Manami、Minamihisamatsu Takeharu、Zhang Ming‐Rong、Tomita Yutaka、Suzuki Norihiro、Maximov Anton、Higuchi Makoto
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: 40 ページ: e107757

    • DOI

      10.15252/embj.2021107757

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic alterations in the central glutamatergic status following food and glucose intake: in vivo multimodal assessments in humans and animal models2021

    • 著者名/発表者名
      Kubota Manabu、Kimura Yasuyuki、Shimojo Masafumi、Takado Yuhei、Duarte Joao MN、Takuwa Hiroyuki、Seki Chie、Shimada Hitoshi、Shinotoh Hitoshi、Takahata Keisuke、Kitamura Soichiro、Moriguchi Sho、Tagai Kenji、Obata Takayuki、Nakahara Jin、Tomita Yutaka、Tokunaga Masaki、Maeda Jun、Kawamura Kazunori、Higuchi Makoto
    • 雑誌名

      Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism

      巻: 41 ページ: 2928~2943

    • DOI

      10.1177/0271678X211004150

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 脳深部回路を可視化するPETレポーターイメージング技術2022

    • 著者名/発表者名
      下條 雅文
    • 学会等名
      第24回 日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Genetically targeted PET reporter imaging of deep neuronal circuit in the mammalian brain2021

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi、Ono Maiko、Takuwa Hiroyuki、Mimura Koki、Nagai Yuji、Fujinaga Masayuki、Kikuchi Tatsuya、Okada Maki、Seki Chie、Tokunaga Masaki、Maeda Jun、Takado Yuhei、Takahashi Manami、Minamihisamatsu Takeharu、Zhang Ming‐Rong、Tomita Yutaka、Suzuki Norihiro、Maximov Anton、Higuchi Makoto
    • 学会等名
      第44回 日本分子生物学会年会
  • [学会発表] Genetically encoded reporter for PET monitoring of neuronal ensemble activities in the deep brain circuit2021

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi、Ono Maiko、Takuwa Hiroyuki、Mimura Koki、Nagai Yuji、Fujinaga Masayuki、Kikuchi Tatsuya、Okada Maki、Seki Chie、Tokunaga Masaki、Maeda Jun、Takado Yuhei、Takahashi Manami、Minamihisamatsu Takeharu、Zhang Ming‐Rong、Tomita Yutaka、Suzuki Norihiro、Maximov Anton、Higuchi Makoto
    • 学会等名
      第64回日本神経化学会大会
  • [学会発表] タウ病態モデルマウスにおける脳回路障害とその画像描出2021

    • 著者名/発表者名
      下條 雅文
    • 学会等名
      タウ研究会議
    • 招待講演
  • [学会発表] Genetically encoded reporter for PET monitoring of neuronal ensemble activities in the deep brain circuit2021

    • 著者名/発表者名
      Shimojo Masafumi、Ono Maiko、Takuwa Hiroyuki、Mimura Koki、Nagai Yuji、Fujinaga Masayuki、Kikuchi Tatsuya、Okada Maki、Seki Chie、Tokunaga Masaki、Maeda Jun、Takado Yuhei、Takahashi Manami、Minamihisamatsu Takeharu、Zhang Ming‐Rong、Tomita Yutaka、Suzuki Norihiro、Maximov Anton、Higuchi Makoto
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会

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公開日: 2022-12-28  

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