2021 Fiscal Year Annual Research Report
新規人工シナプスコネクターと再生環境整備による超回復―神経再生への新規治療展開－
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21H02817
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| Research Institution | Aichi Medical University |
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Principal Investigator |
武内 恒成 愛知医科大学, 医学部, 教授 (90206946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳原 大 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90252725)
瀬尾 憲司 新潟大学, 医歯学系, 教授 (40242440)
原 政人 愛知医科大学, 医学部, 教授 (00345878)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 再生医療 / 神経再生 / 脊髄損傷 / シナプス / 細胞外マトリックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系損傷に対する治療展開およびその基盤となる基礎研究を目指し、再生阻害因子CS（コンドロイチン硫酸）の除去による再生環境整備と人工シナプスコネクターを用いた積極的な神経の人為接続という２つの異なる新しい再生医療へのコンセプトを融合し、「超回復モデルの作成と検証」「超回復を活かしてのAIモーションキャプチャーによる機能改善過程の解析」「脊髄損傷時における痛覚感覚受容解析とその再生」の3点を推進する。再生阻害因子の制御ではCS発現抑制のための核酸医薬の導入（Nature Commun.）を、シナプスコネクターは我々の国際共同研究によって作成及び実証された新規人工合成キメラタンパク質CPTX（Science 2019）を応用するものである。本年度はおもに下記の2点を中心に推進した。
１）既存の脊髄損傷モデルの生理的回復と修復を遥かに凌駕する超回復モデルの作製
中枢神経系損傷に対して、阻害因子であるCSの発現を核酸医薬で抑制し「再生環境整備」とともにと人工的シナプスコネクターCPTXによる「シナプスの人為的積極的結合」を統合を進め、超回復モデルの作成を進めている。相加相乗的な効果を期待するものであるが、CPTXの機能が細胞外基質であるCSの発現量で制御されるという想定外の画期的な結果を得ることが出来た。２）超機能回復への“AIモーションキャプチャー（キネマトレース）解析”の導入と確立 統合による超回復モデルと、それぞれの回復性と特性の違いを活かしつつ、客観的かつ定量的な運動機能回復評価が可能な「AI機械学習を利用したモーションキャプチャー」システムを構築している。それぞれの機能回復マウスにおいて特徴的な運動機能改善の要素を抽出することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
超回復モデル作成という観点からは、細胞外マトリックスがシナプスコネクターの局在と機能を制御するという知見が得られた。シナプスオーガナイザーの機能を細胞外環境が制御することは新しい発見であり、これらを突き詰めることで新たな概念がもたらされると期待している。AI利用による運動機能回復の解析は、マウスモデルでの要素抽出まで至ることが出来た。当初の計画での想定とは異なる新たな知見も出てきたが、進捗としては順調かつ当初の計画以上に成果の得られた部分も多い。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られたシナプスオーガナイザーの細胞外マトリックスによる制御という知見を活かして、細胞外マトリックスであるCSの発現制御を担う我々の核酸医薬を駆使してのシナプスコネクターの機能制御をさらにマウスモデルで進める。そのための準備も進んでいる。また新たなシナプスコネクターや、人工合成キメラタンパク質での投与だけではなくウイルスでの投与など当初計画を超えた機能解析も進める。 さらに今年度までに得られたAIモーションキャプチャーのシステムを用いて、いよいよ痛みなどの定量解析の手法にも着手する。
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