【研究領域課題番号】20H00496 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経筋シナプス / 神経筋疾患 / 神経筋シナプス形成シグナル / シグナル伝達 / 神経科学

【研究成果の概要】

神経筋シナプス（NMJ：Neuromuscular Junction）は骨格筋収縮の制御に必須であり、その喪失は呼吸を含む運動機能の喪失を招く。本研究代表者らは「細胞内分子Dok-7による受容体型キナーゼMuSKの活性化」がNMJ形成シグナルに必須であり、その異常がNMJ形成不全（DOK7型筋無力症）の原因であることを発見した。さらに、NMJ形成を増強する新たな制御技術を創出し、筋無力症や筋ジストロフィー、筋萎縮性側索硬化症など、NMJ形成不全を呈する多様な疾患モデルマウスに対する当該制御技術の有効性を実証してきた。これらの成果を踏まえ、本研究では、種々のNMJ形成制御因子や化合物を用いたNMJ形成シグナルの解析を進め、１）個体の運動機能に必須のNMJ形成シグナルを解明するとともに、２）多様な神経筋疾患の病態解明と治療基盤の確立を目指している。
本年度においては、研究代表者らが独自に絞り込んだNMJ形成制御に関与する遺伝子候補の生理学的、病態生理学的な機能の個体（マウス）レベルでの解析を継続して推進し、リン酸化シグナルやカルシウムシグナルのNMJ形成における重要性を示す知見を得ると共に、CaMKIIβの筋萎縮治療標的としての可能性を報告した。さらに、本研究にて取得したNMJ形成シグナル制御機能を有する化合物の作用機序と個体におけるNMJ形成増強機能に関する解析を進めた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)

【研究分野】基盤・社会脳科学

【研究領域課題番号】17K13270 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

蛍光イメージング / 神経可塑性 / Ca2+シグナリング / 光操作 / シナプス可塑性 / 神経機能 / カルシウムシグナル / リン酸化シグナル / 神経科学 / シグナル伝達 / イメージング

【研究成果の概要】

カルシニューリンは記憶・学習に重要な役割を果たしていますが、どうやってその機能を実現しているかを理解するためには、生きた神経細胞でその動きや酵素活性を「見える化」し、人為的に操作する手法が必要になります。本研究では、カルシニューリンとCaMKIIの動きを「見える化」し、以前申請者が開発した光刺激と酵素活性を計測する方法を改良し、より細かく速い応答を見えるようにしました。そして、人為的な光刺激によってシナプス構造が変化する際のカルシニューリンとCaMKIIの活性の相違を明らかにしました。この結果は、記憶や学習といった高次脳機能の基盤となるシグナリングのルールを理解するうえで重要なものとなります。

【研究の社会的意義】

本研究によって、生きた神経細胞のシナプスや樹状突起で、カルシニューリンの動きやその活性が時間とともに強くなったり弱くなっていく様子を動画として捉えることに成功し、世界に先駆けた成果が得られました。これは、記憶や学習といった高次脳機能のメカニズムを理解するうえ重要なものとなります。また、カルシニューリンは、高次脳機能をはじめ、免疫系や循環器系など全身における生理や病態に非常に重要な役割を果たしています。今後、本研究の手法を発展させることで、これら病態を細胞レベルで理解する道筋ができてゆくと考えられます。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】神経科学およびその関連分野

【研究領域課題番号】17K19442 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経科学 / 脳・神経 / シグナル伝達 / 神経活動

【研究成果の概要】

細胞種特異的に多色の次世代GECIプローブを同時に発現する実験システム構築に向けた開発を行い、特に青色GECI (XCaMP-B)、並びに黄色GECI (XCaMP-Y) を創出し、赤/緑GECIなどと共計測する条件を定め、シナプスプレポストに発現するシステムの構築を試みた。一方、活動応答性人工プロモーターE-SAREの原理に基づき、記憶痕跡細胞ネットワークにのみ発現誘導させる遺伝子改変マウスを用い、長期記憶操作実験を実施した。

【研究の社会的意義】

分子生物学・生化学・解剖学・生理学・神経細胞生物学等の手法を結集して、長期記憶の想起を制御する神経細胞ネットワークを同定し、個々の細胞活動をin vivo脳で計測・操作することは、脳神経科学の大きなチャレンジのひとつである。本研究により、従来のシナプス可塑性シグナル解析と遺伝子改変動物の行動学的長期記憶解析との間の大きな溝を埋め、覚醒非拘束動物において記憶想起に必要かつ十分な細胞集団の神経活動動態計測が実現する端緒となる成果が得られた。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2017-06-30 - 2019-03-31

【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)

【研究分野】神経内科学

【研究領域課題番号】17K16129 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血管透過性 / 血液脳関門 / タイトジャンクション / β1インテグリン / 脳血管障害 / 血管内皮細胞 / neurovascular unit / 脳出血 / 脳浮腫 / β１インテグリン / 内皮透過性 / シグナル伝達 / 神経科学 / 脳神経疾患 / 神経分子病態学

【研究成果の概要】

当研究は脳虚血モデルマウスを用い、血管透過性亢進メカニズムの解明を行った。虚血中心部においては、虚血後3時間以内に70kDa RITC dextranが血管外に漏出する可能性が示された。また、24時間の虚血暴露により、毛細血管だけでなく、径の大きい細小動脈においても血管透過性が亢進する様子が確認された。当研究と同時並行で行われた頭部MR(Myelin map)を用いた観察研究では、深部白質病変における髄鞘障害が確認された。過去の研究結果とあわせ、虚血が血管内皮細胞のβ1インテグリン介在性細胞内シグナルの変化を介して血管透過性を亢進させ、白質病変を含む実質障害を進行させる可能性が示された。

【研究の社会的意義】

脳梗塞、脳出血、脳血管性認知症、そのほか様々な神経疾患において、脳血管透過性の亢進がその発症・病状悪化に関与することが知られている。しかし、脳血管透過性亢進メカニズムは十分に解明されていない。当研究により、脳虚血が細小動脈・毛細血管レベルで、血管内皮細胞の細胞内シグナル変化により血管透過性を亢進させ、血漿タンパクの漏出を誘導し、髄鞘などの実質構造を障害するという機序（仮説）に矛盾しない結果が得られた。in vitroで特定されたβ１インテグリン介在性細胞内シグナルを標的とする血管透過性制御手法は、脳血管障害、血管性認知症、そのほか血管透過性亢進が関与する神経疾患の治療確立に応用が期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2019-03-31

【配分額】3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】17H01532 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経筋シナプス / シグナル伝達 / 神経科学 / 細胞内シグナル伝達 / 運動機能障害

【研究成果の概要】

我々は、「細胞内分子Dok-7による骨格筋特異的な受容体型キナーゼMuSKの活性化」が神経筋シナプス（NMJ）の形成に必須であり、その異常がNMJ形成不全による筋無力症の原因となることを発見した。さらに、NMJ形成を増強する新たな治療技術を創出し、NMJ形成不全を呈する多様な疾患モデルマウスに対する有効性を実証した。そこで、NMJ形成シグナルの実体解明と、筋力・運動機能の低下に伴うNMJ形成不全の病態生理学的な意義の解明を目的とする本研究を実施した。その結果、新たなNMJ形成制御分子が見出され、また、加齢性のNMJ形成不全に伴う筋力・運動機能低下に対するNMJ形成増強治療の有効性が実証された。

【研究の社会的意義】

本研究の成果は、独自に開発したNMJ形成増強治療が、多様な要因により惹起される加齢性の筋力・運動機能の低下に有効である可能性を提示するものであり、高齢化社会における生活の質の向上に資する医療技術としての発展が期待される点において高度な社会的意義を有している。さらに、本研究は我々の運動機能制御に必須のNMJについて、その成り立ちや病態、治療メカニズムの理解を深める点においても大きな学術的意義を有する。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)

【研究分野】生命・健康・医療情報学

【研究領域課題番号】16H01751 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生体生命情報学 / シグナル伝達 / 神経科学 / 細胞・組織 / 神経化学

【研究成果の概要】

神経細胞内マグネシウム（Mg）イオン動態をイメージングにより網羅的かつ定量的に調べ、細胞内情報伝達物質としてのMgイオンの新規な役割を明らかにした。培養初期の神経細胞について研究を進めたところ、抑制性神経伝達物質であるGABAの神経回路成熟への関与を明らかにできた。このGABAの効果は細胞内Mgイオンの動員を介していた。特にこれまで明らかにされていなかったMgイオンのシグナル伝達下流で、細胞内シグナル分子であるERKの活性を抑制、CREBの活性を促進、mTORの活性を促進した。特にmTORシグナルに関しては、Mgイオンは活性のオン・オフを切り替えるスイッチの役割を担っていることを示した。

【研究の社会的意義】

Mgイオンはその重要性については広く理解されていたものの、具体的な役割については未知の点が多かった。今回の研究では、Mgイオンの細胞内動員は同じ２価の陽イオンであるCaとは大きく異なることを明らかにするとともに、これまで不明であったMgイオン下流の情報伝達過程について明らかにすることに成功した。特に主要なシグナル経路であるERK、CREB、mTORのリン酸化過程をMg動員が異なる仕方で制御していることを明らかにした。これらの結果はMgイオンの生理的な役割の理解を深めるとともに、様々な細胞レベルでの疾患や病態を理解する一助になるものと期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】39,520千円 (直接経費: 30,400千円、間接経費: 9,120千円)

【研究分野】生理学一般

【研究領域課題番号】16K15183 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞接着 / Gタンパク質共役型受容体 / シナプス / 記憶・学習 / Ｇタンパク質共役型受容体 / シグナル伝達 / 神経科学

【研究成果の概要】

近年、記憶・学習を担う「シナプス」を制御する分子として、細胞接着型Gタンパク共役受容体 (adhesion-GPCR; ADGR) が注目されている。ADGRは種々の機能ドメインを有する細胞外領域と、GPCRに共通な７回膜貫通部位およびGタンパクと結合する細胞内領域からなるユニークな分子であるが、シナプスでどのように働いているかは不明な点が多い。本研究では、ADGRメンバーのBAI3が、運動記憶を担う小脳のプルキンエ細胞に発現し、延髄下オリーブ核登上線維 (climbing fiber; CF) 間で形成されるCFシナプスの形態・機能に重要であることを明らかにし、その活動様式を追究した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】15H02358 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経科学 / 脳・神経 / 遺伝子 / シグナル伝達

【研究成果の概要】

本研究課題では、生きた脳内におけるニューロンへのCa2+/カルモジュリン依存的な情報書込み過程を解明するため、①新規改良Ca2＋シグナリングセンサー群の開発し、②１光子イメージングによるCa2+シグナル・Ca2+エフェクター活性化の伝播・情報処理過程の解明を成体脳・発達期脳で進めた。さらに③長期記憶の固定におけるCa2+/カルモジュリン依存的な情報処理の高次機能発現における役割の解明をめざし、「神経回路への情報書込み」の分子的実体に迫る成果をいくつか得た。今後ともこれらの成果を元に、脳の根本的な作動原理の一端が一層明らかになるとともに、脳機能の計測から操作に至る基盤技術の開発が期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)

【研究分野】機能生物化学

【研究領域課題番号】15K18500 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経筋シナプス / 神経筋疾患 / シグナル伝達 / 神経科学

【研究成果の概要】

神経筋接合部（NMJ）は、運動神経と骨格筋の筋線維（筋管）を結ぶ個体の運動制御に必須のシナプスである。その形成には筋管に存在する受容体型チロシンキナーゼMuSKと、その活性化により惹起される「NMJ形成シグナル」の駆動が重要である。「NMJ形成シグナル」はNMJ異常に起因する先天性筋無力症候群に加え、筋萎縮性側索硬化症や加齢性筋萎縮等において観察される、NMJ形成不全の理解・治療法確立において重要な位置づけにある。本研究に置いては、独自のスクリーニング系を構築し、NMJ形成関連分子を探索した。その結果、新たなNMJ形成関連候補分子を単離することに成功した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】基盤・社会脳科学

【研究領域課題番号】26560457 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳神経 / 神経科学 / シグナル伝達

【研究成果の概要】

本研究では、近年開発されたケミカルタグを用い、シナプス可塑性と連動して発生するグルタミン酸受容体の側方拡散とexo-endocytosisを、スパイン等の局所ミクロドメインにて、高感度かつ実時間で計測する手法の開発を試みた。膜非透過性低分子プローブの蛍光標識条件の最適化を実施し、海馬初代培養神経細胞への遺伝子導入の最適化を行い、受容体ダイナミクスのイメージング計測法を開発した。さらにパルスチェース測定可能な蛍光リガンドのスクリーニングを行い可視化実験に供することのできるコンパウンドを同定した。予備的にこれらのイメージング条件を統合し、可塑性刺激時のGluA1の動態計測を実施した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2015-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】26830043 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Ca2+シグナル / シナプス可塑性 / シナプス / シグナル伝達 / 神経科学 / 生化学 / イメージング / Ca2+シグナリング / 蛍光プローブ / 顕微鏡 / 分子生物学

【研究成果の概要】

脳機能を理解するためには、複雑な脳の中での神経活動とそれによって活性化される生化学反応を計測し、演算を理解する必要がある。神経細胞での生化学演算を計測するために、本研究では非常にダイナミックレンジを改善した新型のCa2+依存的酵素に対するプローブを開発した。そして、これらのプローブを用いて、Ca2+依存的リン酸化酵素(CaMKII)と脱リン酸化酵素(カルシニューリン)の活性化の時空間的プロファイルを生きた神経細胞の樹状突起およびシナプスにおいて計測し、全く異なることが明らかになった。この成果は、神経細胞における生化学演算機構の一端を明らかにし、高次脳機能の理解につながるものと考えられる。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】発生生物学

【研究領域課題番号】26291047 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経遺伝学 / ショウジョウバエ / 軸索投射 / 受容体型膜タンパク質 / 軸索間相互作用 / 神経生物学 / 神経回路形成 / カドヘリン / リガンド・受容体 / 視神経系 / 発生・分化 / 神経科学 / シグナル伝達 / 脳・神経 / 遺伝子 / 発生生物学 / 軸索誘導 / 視覚神経系

【研究成果の概要】

Fmiの機能解析をサナギ初期において初めて行ったところ、Fmiはフィロポーディアの形成と伸長を促進する機能を持っていることがわかり、Gogoはこれを抑制する機能を持っていることが分かった。このGogoの機能が、サナギ初期でR8軸索どうしが距離を一定に保つことにつながっている。サナギの後半でGogoの発現が弱くなると、Fmiのフィロポーディア伸長のスイッチが入り、R8がM3に到達することになる。これは、軸索どうしの一定間隔の維持に、フィロポーディアの活動を抑制するというGogoの機能が深く関係していることを示唆している。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)

【研究分野】生理学一般

【研究領域課題番号】26293042 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シナプス / 小脳 / 運動記憶 / プルキンエ細胞 / 精神神経疾患 / 補体 / C1qファミリー / 記憶・学習 / シグナル伝達 / 神経科学

【研究成果の概要】

神経細胞どうしをつなぐ「シナプス」の形態および機能を制御する分子機構の解明は、「記憶」の形成過程を理解する上で重要である。本研究において、私たちは補体C1qの機能ドメインを有する新規C1qファミリー分子群が、小脳や海馬の興奮性シナプスを動的に制御していることを明らかにした (Elegheert, Kakegawa et al., Science, ’16; Matsuda et al., Neuron, ’16; Kakegawa et al., Neuron, ’15)。そのため、本成果は記憶を担う中枢シナプスの普遍的かつ新しい形成・動作原理を理解するうえで有益な情報を提供しうる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】25460357 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経科学 / 神経筋接合部 / シグナル伝達 / 神経筋疾患 / 神経筋シナプス / 筋無力症

【研究成果の概要】

我々の呼吸や運動に不可欠の構造である神経筋接合部(Neuromuscular junction: NMJ)の形成・維持には骨格筋特異的な受容体型チロシンリン酸化酵素MuSKが必須である。このMuSKの活性化には運動神経由来のMuSK活性化因子AgrinによるMuSKの共受容体Lrp4を介する活性化と骨格筋蛋白質Dok-7による細胞内からの活性化が必要であるが、本研究において、Dok-7によるMuSK活性化にはLrp4が重要であることを見出した。また、出生後のNMJの維持において、dok-7遺伝子の正常な発現レベルが必要であることも見出した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)

【研究分野】生体生命情報学

【研究領域課題番号】24240045 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生体生命情報学 / シグナル伝達 / 再生医学 / 生物物理 / 神経科学 / 細胞内Mgイオン / パーキンソン病 / 細胞内Caイオン / 興奮電位 / iPS細胞 / 螢光イメージング / 細胞死 / バイオイメージング / 蛍光プローブ / 細胞内Mgイオン動態 / ミトコンドリア / Ｍｇ動員 / GABA / リン酸化酵素 / 新規Mgプローブ / FRET / 一酸化窒素（NO）

【研究成果の概要】

(1)細胞内の特定器官に局在する新規Mgプローブを開発し、ミトコンドリアから細胞質に放出されるMgイオン動態を解析した。(2)一酸化窒素刺激（NO）に伴う細胞内Mgイオン濃度の上昇が、NO/cGMP/KMGシグナル伝達に伴うミトコンドリアからのMgイオン流出によるものであることを示した。(3)パーキンソン病と細胞内Mgとの関係について明らかにすることを目指し、PC12細胞をパーキンソン病様に細胞死させるMPP+（1-methyl- 4-phenylpyridinium ion）で処理した。細胞内Mgイオン濃度と細胞死は強く相関し、MgイオンがMPP+による細胞死を緩和することを突きとめた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】24300117 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シナプス / 長期記憶 / 海馬 / Arc / CaMKII / 活動依存的遺伝子発現 / 可塑性 / 神経科学 / 脳・神経 / 遺伝子 / シグナル伝達

【研究成果の概要】

シナプスで起った可塑的変化を長い期間にわたり保持・持続するためには、活動依存的な新規遺伝子発現が必須である。しかし誘導された遺伝子産物がシナプス機能制御を行うメカニズムは不明な点が多い。本研究では代表的な活動依存的遺伝子の１つArcに注目し、そのシナプス制御機構および生理機能について解析を行った。その結果、ArcとCaMKII複合体による逆シナプスタグという新しい仮説を提唱した。また、転写コアクチベーターCRTC1がArc発現に果たす役割を解析し、Arcエンハンサーを介した活動依存的な遺伝子発現やシナプス機能および認知機能を調節していることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】24220010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経科学 / 脳・神経 / 体液恒常性 / イオンチャネル / シグナル伝達 / 水分摂取 / 塩分摂取 / 脳弓下器官 / イオンチャンネル

【研究成果の概要】

脳弓下器官(SFO)に、分界条床核腹側部(vBNST)へ投射して水欲求を制御する“水ニューロン”、あるいは終板脈官器官(OVLT)に投射して塩欲求を制御する“塩ニューロン”と呼ぶべき、AT1a陽性ニューロンの集団があることを見出した。前者はコレシストキニンの、後者はNa+の濃度上昇で活性化する、異なるGABA作動性ニューロンから、それぞれ抑制的制御を受けていた。また、脳内Na+センサー、NaxのNa+濃度感受性がエンドセリン-3によって調節されること、OVLTにおいて、Naxのシグナルがエポキシエイコサトリエン酸を介してTRPV4陽性ニューロンを活性化し、水摂取を制御していることを見出した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-05-31 - 2017-03-31

【配分額】223,600千円 (直接経費: 172,000千円、間接経費: 51,600千円)

【研究分野】動物生理・行動

【研究領域課題番号】24657052 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オプシン / 神経科学 / シグナル伝達 / 光生物学 / 網膜 / 概日時計 / ipRGC / OPN4

【研究成果の概要】

概日時計を明暗サイクルに同調させる「概日光受容」は、様々な動物において見出される普遍的な機能である。哺乳類の概日光受容は網膜の光感受性神経節細胞ipRGCが担うが、私どもの研究成果から、ipRGCの光受容蛋白質OPN4が新たなシグナル伝達経路を駆動する可能性が浮かび上がってきた。本研究では、この新規シグナル経路に関与するGタンパク質を同定するとともに、このシグナル経路の光活性化をipRGCにおいて検出する実験系の構築を進めた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】23240065 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳神経疾患 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / ナノバイオ / 脳・神経 / 神経科学 / 神経工学 / 分子認識

【研究成果の概要】

難治性てんかんに対する治療手法として臨床医療の場で用いられている迷走神経刺激療法VNSの作用機構解明に向けて，刺激を直接受容する脳幹の神経核（青斑核，縫線核）と，その標的組織である海馬から神経細胞を採取して培養系に再構成，電気活動時空間パターンの計測と解析を行った．海馬培養神経回路網は，全体で同期したバースト発火を繰り返し生じることが特徴とされているが，脳幹神経核のニューロン群の活動には同期性は認められず，これらと共培養した場合は海馬の周期活動も抑制される傾向が認められた．脳幹神経核に対する電気刺激により外部からその活動を制御し，VNSが有効に作用する最適条件を見出すことが今後の課題である．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2015-03-31

【配分額】48,100千円 (直接経費: 37,000千円、間接経費: 11,100千円)

【研究分野】眼科学

【研究領域課題番号】23592549 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

眼細胞生物学 / RGC障害評価動物モデル / 緑内障 / 疾患モデル動物 / 遺伝子 / シグナル伝達 / 脳神経疾患 / 脳・神経 / 神経科学 / 遺伝子改変動物

【研究成果の概要】

網膜の神経節細胞の障害を経時的に可視化して評価可能なシステムの研究開発は、緑内障などの重要な眼疾患の本体が視神経症であることから、創薬の効果の評価にとってもきわめて有用な系である。我々は、蛍光色素(CFP)によってその網膜障害を経時的に数値化して評価できるCFP/Vavマウスを研究開発し解析した。その結果、障害数の解析だけではなく障害パターンの解析も可能な評価系であることが示され、極めて有効であることを認めた。網膜の神経節細胞に有効なことは脳神経にも応用可能であり、今後の発展性が見込まれる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】23249013 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞内シグナル伝達 / 神経筋シナプス / シグナル伝達 / 神経科学

【研究成果の概要】

我々は、独自に発見した「アダプター様分子Dok-7による受容体型キナーゼMuSKの筋管細胞内からの活性化」と言う分子機構が、神経筋シナプス（NMJ）の形成・維持シグナルの起点となることや、DOK7遺伝子の異常がDOK7型筋無力症の原因となることを発見し、Dok-7/MuSKシグナルがNMJの形成と維持に必須であることを解明した。そこで、本研究ではNMJの形成・維持機構の解明と、その破綻による筋無力症の理解と診断・治療基盤の形成を目指した。その結果、NMJの形成・維持に重要な新たなシグナル経路・シグナル分子を同定すると共に、NMJの人為的な拡張技術を開発し、疾患モデルマウスへの治療効果を示した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2015-03-31

【配分額】48,360千円 (直接経費: 37,200千円、間接経費: 11,160千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】22300106 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 遺伝学 / シグナル伝達 / 神経科学

【研究成果の概要】

mTORシグナルは結節性硬化症や自閉症といったヒトの疾患に深く関与することから、神経細胞において重要な役割を担っていることが考えられる。そこで、活性化型mTOR変異体を用いて、神経細胞において直接mTOR経路を亢進することができるトランスジェニックマウスの作製・解析を行った。前脳におけるmTORの活性化はてんかん発作および神経変性を引き起こし、小脳においてはプルキンエ細胞の形態とシナプス除去に異常が観察された。これらの研究を通してmTOR経路の破綻による疾患の理解が深まることが期待できる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】21220006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経科学 / 生理学 / 脳・神経 / シナプス / 生理活性物質 / シグナル伝達 / シナプズ

【研究成果の概要】

これまでの研究を継続・発展させ、平成25年度に以下の研究を行った。脳スライス及びin vivoの個体脳の解析は狩野が、培養海馬ニューロンの解析は少作が、行動学的解析は岸本と狩野が担当した。また、遺伝子改変マウスの維持は崎村が担当した。
１． 内因性カンナビノイド(eCB)系によるNMDA受容体機能調節のメカニズム： 逆行性シナプス伝達を担うeCBである2-アラキドノイルグリセロール(2-AG)の合成酵素DGLαの欠損マウスと、2-AGの受容体であるCB1の欠損マウスの側坐核中型有棘ニューロンの興奮性シナプスにおいて、NMDA受容体機能の低下が認められた。その原因として、NR2Bサブユニットを含むNMDA受容体の寄与が低下していることを示す電気生理学的所見を得た。
２．大脳基底核の運動学習におけるeCB系の役割：　3レバーオペラント課題のマウスへの適用について、平成２４年度に引き続き検討した。
３．分界条床核の抑制性シナプス伝達の2-AGによる逆行性伝達抑圧のメカニズム：分界条床核の抑制性シナプスの逆行性伝達抑圧が、eCB系遺伝子改変マウスにおいてどのように変化しているかについて、継続して電気生理学的解析を行った。
４．eCB系の海馬機能における役割： eCB系遺伝子改変マウスにおいて、瞬目反射条件付けのLI (latent inhibition)課題に関する解析を継続した。
５．eCB系の抗炎症作用：U87-MGヒト悪性グリオーマ細胞における、NF-kBシグナルを介する炎症作用に注目し、グリアのeCB系による抗炎症作用のメカニズムを調べるための条件検討を行った。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2009-05-11 - 2014-03-31

【配分額】210,340千円 (直接経費: 161,800千円、間接経費: 48,540千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】17100004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子 / 細胞神経科学 / ニューロン / シナプス / 神経回路 / 神経発生 / 神経発達 / 神経再生 / 神経再建 / 姿勢 / 運動制御 / 神経科学 / シグナル伝達 / 生理学 / 脳・神経 / 逆行性シグナル / シナプス伝達調節 / カンナビノイド / シナプス伝達調整

【研究成果の概要】

脳内に存在するマリファナ類似物質(内因性カンナビノイド)はニューロンのシナプス後部から放出され、逆行性にシナプス前終末のカンナビノイドCB_1受容体に作用して、神経伝達物質放出の減少を引き起こす。本研究では、内因性カンナビノイドのシナプス伝達調節の機構とその脳機能における役割の解明を目指した。4年間の研究において、中枢シナプスにおける内因性カンナビノイドの生合成、放出、分解の分子機構をほぼ解明し、また、内因性カンナビノイド系の小脳運動学習への関与を証明するなど、当初の目的をほぼ達成することができた。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2005 - 2008

【配分額】105,560千円 (直接経費: 81,200千円、間接経費: 24,360千円)