【研究領域課題番号】18K19602 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

蝸牛 / 内耳 / 時間 / 易障害性 / 音響障害 / 神経科学 / 解剖学 / 細胞・組織 / 脳・神経 / 概日リズム

【研究成果の概要】

概日リズムタンパク質の発現量がもっとも多いサーカディアン時刻での免疫染色を行った。CBAマウスの脳と側頭骨を摘出、脳組織はfree floating切片、凍結切片、パラフィン切片、内耳はsurface preparation、凍結切片、パラフィン切片を作成、蛍光免疫染色と酵素抗体法を行った。floating切片の視交叉上核でのPER1とPER2のみ陽性細胞を確認できたが、蝸牛内の発現は自家蛍光が強く評価困難であった。C57BL/6Jを強大音暴露したが、暴露後24時間後、2週間いずれの群においても日中暴露群は夜間暴露群に比べてABR閾値が上昇しており、先行研究と矛盾する結果であった。

【研究の社会的意義】

本研究では概日リズムが蝸牛の障害に与える影響を調べ、同じ障害条件であっても難聴などの内耳障害を来しにくい時間を見いだすことが目的である。ただし、概日リズムに関するタンパクの発現は脳組織では確認できたが、蝸牛では良い抗体がなく、評価が困難であった。また、音響外傷を来す実験においては、日中暴露群が夜間暴露群に比べて難聴は悪化する結果となた。この結果は、同じ強大音響でも時間帯によって生じる難聴の程度が異なることを意味しているが、先行研究とは逆の結果であり、さらに検討を加える必要がある。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2018-06-29 - 2020-03-31

【配分額】6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)

【研究分野】動物生産科学

【研究領域課題番号】16H06206 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

繁殖 / 反芻家畜 / 細胞株 / GnRHニューロン / キスペプチンニューロン / 獣医学 / 畜産学 / 生理学 / 脳・神経 / 細胞・組織 / 応用動物 / 神経科学

【研究成果の概要】

ウシの最も重要な繁殖障害のひとつである卵胞嚢腫の主な原因は、排卵を誘起するGnRH（gonadotropin-releasing hormone）サージ発生中枢の機能不全であるとされるが、特に家畜におけるサージ発生中枢メカニズムはほとんど解明されていない。本研究は、反芻家畜のGnRHサージ発生中枢制御機構を解明することを目的とした。反芻家畜の繁殖中枢機能を細胞レベルで解析できる、ヤギ視床下部由来の細胞株（排卵中枢キスペプチンニューロン細胞株、卵胞発育中枢キスペプチンニューロン細胞株、GnRHニューロン細胞株）の樹立に成功した。

【研究の社会的意義】

本研究で樹立したヤギのキスペプチンニューロン細胞株およびGnRHニューロン細胞株は、家畜で唯一の視床下部由来神経細胞株であり、ウシを含む反芻家畜における繁殖中枢制御メカニズムの解析や、繁殖制御剤の開発に利用できる。その結果、反芻家畜の中枢性繁殖障害の発症機序が解明され、ウシの受胎率向上に資する新たな治療法が開発されると期待できる。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円)

【研究分野】発生生物学

【研究領域課題番号】16H04798 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大脳皮質 / 初期ニューロン / 細胞分化 / 進化 / 大脳新皮質 / カハールレチウス細胞 / サブプレート細胞 / 遺伝子発現 / カハール・レチウス細胞 / サブプレート / 幹細胞 / 細胞・組織 / 発生・分化 / 神経科学

【研究成果の概要】

哺乳類以降で急速に発達し、ヒトにおいて最も数が増大した大脳皮質で最初に誕生するニューロン群は、その発現分子も含め、これまで知見が極めて乏しかった。本研究では大脳皮質初期ニューロンの分子多様性の意義を明らかにすることで、哺乳類特有の大脳皮質の形成機構を解明することを目的とした。特にゲノムワイドアプローチによる初期ニューロンに特異的に発現する新規遺伝子群の同定、異種間遺伝子導入・細胞移植により、大脳皮質初期ニューロンに発現する遺伝子の多様性が、哺乳類特有の大脳皮質構造の形成に重要な役割をもつことが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)

【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】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】16K14190 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロデバイス / 神経科学 / 再生医療 / 細胞・組織 / マイクロマシン / 組織工学 / マイクロ・ナノデバイス / 脳・神経

【研究成果の概要】

神経変性機構解明のために、神経組織中に神経細胞が高密度で均一に分布するような神経組織を神経幹細胞から作製する技術を開発した。本技術では、蓋付きアガロースゲルチャンバを用いることで、神経幹細胞を密閉した状態で分化誘導するため、組織の３次元形状が制御でき、分化誘導により神経細胞が高密度で均一に分布する組織作製を可能にした。また、ヒトiPS細胞由来神経幹細胞を用いてひも状のヒト神経組織を構築した。最終的に、神経組織をパターニングしたデバイス中で血管内皮細胞と共培養することで、神経組織周辺部に血管内皮細胞による血管網の構築をした。また薬剤投与による神経変性を観察し、本系の薬物実験への有効性を確認した。

【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】神経内科学

【研究領域課題番号】16H05320 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経変性疾患 / RNA結合タンパク質 / 細胞死 / 脳神経組織 / 核酸 / 遺伝子 / 神経科学 / 細胞・組織 / 脳神経疾患

【研究成果の概要】

近年、複数の神経変性疾患において、RNA結合タンパク質 (RBP)の代謝障害が発症病態に関与していることが示唆されている。しかし、多くのRBPは脳脊髄組織を含めた全身に幅広く分布しており、なぜ特定の神経細胞だけがこれらの環境変化に脆弱であるのか未解明である。このため本研究では、マウスの特定の神経細胞に発現するRNAだけを標識する技術を導入し、各神経細胞に発現するRNAの特徴を明らかにする手法の確立を目指した。その結果、比較的数の多い神経細胞についてはその細胞の特徴を捉えることに成功した。今後、より少数の神経細胞にも適用可能に改良し、選択的神経細胞死のメカニズムを解明する。

【研究の社会的意義】

本研究成果は、現時点ではまだ開発途上にあるが、最終的にはRBPを介した選択的神経細胞死のメカニズムの解明に高く貢献しうる。その結果、筋萎縮性側索硬化症 (ALS)や脊髄小脳変性症など数多くのRBPの代謝障害が発症病態の背景にある神経難病の原因を解明し、治療法開発へと役立つ。また、神経難病以外でもRBPが関与する疾患の研究に応用も可能である。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】耳鼻咽喉科学

【研究領域課題番号】16K15717 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経科学 / 脳・神経 / 解剖学 / 蝸牛 / 内耳 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

既存の透明化手法では蝸牛内全有毛細胞を満足に観察する透明化手法は確立していなかった。我々は改良を加え内耳組織化学で頻用されるMyosin7a,Rhodamine-Phalloidinなどによる蝸牛内全有毛細胞観察に満足する透明化手法を確立した。蝸牛内全有毛細胞観察可能となったことから、有毛細胞情報データベース作成を進めてている。機械学習を用いて蝸牛内全有毛細胞座標情報をもとにコルチ器の直線化を行い、全残存有毛細胞カウントを自動化するプログラムを作成した。プログラム精度は99.7％と高く、蝸牛内推定脱落細胞カルント自動化プログラムもhuman manipulationと高い相関であった。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)

【研究分野】生命・健康・医療情報学

【研究領域課題番号】15K12143 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生体生命情報学 / 生物物理 / 神経科学 / 細胞・組織 / 可視化 / 脳ドラフトマッピング / 無染色イメージング / ラマン分光イメージング / ハイパースペクトル / 神経解剖学 / 主成分分析 / 神経情報学

【研究成果の概要】

脳領域を客合理的に分類する新規手法を開発した。ラマン分光によるスペクトル計測を脳標本で行うことより、ピクセル毎にスペクトル情報を得る。このスペクトル情報を利用して、スペクトルが似た領域を抽出し、マッピングした。この結果，神経線維をラッピングしているミエリンや、セロトニン、ドーパミン、グルタミン酸含有細胞を非染色で検出することができた。また脳領域境界を合理的に決定する方法として、核位置を利用したボロノイ分割を試みた。その結果、鳥脳のコロナルセクション全体をボロノイユニットに分割することができた。この分割法と非染色イメージングを併用することにより、脳ドラフトマップを高速に作成することが可能となる。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)

【研究分野】動物生産科学

【研究領域課題番号】26850168 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ヤギ / 視床下部 / 不死化神経細胞株 / KNDyニューロン / 畜産学 / 応用動物 / 神経科学 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

本研究はウシのモデル動物であるシバヤギを用いて、KNDyニューロンによる繁殖中枢制御機構を細胞レベルで解明することを目的とした。KNDyニューロンが分泌する神経ペプチド ダイノルフィンの受容体のヤギ視床下部における局在を明らかにし、家畜における繁殖中枢制御神経回路の解明につながる結果を得た。さらにヤギKNDyニューロン由来の不死化細胞株の樹立に成功した。本研究成果は畜産物・農産物の生産性向上につながると期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】生体医工学・生体材料学

【研究領域課題番号】26560202 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 神経科学 / 神経工学 / 細胞・組織 / ナノバイオ

【研究成果の概要】

パーキンソン病（PD）は運動障害が主症状とされるが，その発現時には神経変性が進行していることが知られており，早期診断手法の確立が重要である．本研究では早期症状の1つとされる不安やうつに関係する海馬と，海馬に投射しかつ早期段階で変性が進む縫線核（5-HT作動性ニューロンを含む）を電極アレイ基板上で共培養したPDモデル系を構築した．海馬の典型的な自発電気活動パターンとして知られている同期バーストの発生頻度が共培養系では低下する，HCの情報処理（パターン分離）性能にはニューロン新生が関与するという知見を得た．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】26630088 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン / 再生医療 / 神経移植 / 脳・神経 / 細胞・組織 / 神経科学

【研究成果の概要】

本研究課題では，移植医療に応用できるように神経細胞と生体適合性材料から形成される直径100-200 μm，長さ数メートルのバイオ神経インターフェースの構築を目指した。最初にマウスの神経幹細胞から形成される神経ファイバーの安定的な構築方法を確立した。次に、神経細胞ファイバー４８本から形成される神経ファイバーバンドルを作製し、脊髄損傷モデルマウスへの治療効果を確認するため移植実験を行った。移植した神経ファイバーバンドル内部の神経幹細胞は、マウス脊髄に生着し術後２ヶ月で神経細胞、グリア細胞、オリゴデンドロサイト細胞に分化していることが確認できた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【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】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】26289060 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロデバイス / マイクロマシン / 再生医療 / 細胞・組織 / 神経科学 / マイクロ・ナノデバイス

【研究成果の概要】

本研究課題では、神経細胞、血管内皮細胞を細胞ファイバーとし、デバイス中でアセンブリすることにより3次元的な血管―神経網を構築することを目指した。神経幹細胞ファイバーは、直径が細いほど分化誘導後に神経細胞の割合が高く、高配向性となることがわかった。神経ファイバーから数 mmの神経ユニットを作製し、アセンブリによる神経回路構築法を確立した。一方、HUVECからは血管新生能を有する血管内皮細胞ファイバーの作成に成功した。最終的に、神経ファイバーをフィブリンゲル内部でデバイスにより固定し、血管内皮細胞と３次元共培養することで神経ファイバー周辺部に血管網を有するような血管―神経網の構築に成功した。

【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】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】24650249 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 神経変性疾患 / 細胞・組織 / 神経科学 / ナノバイオ / 分子認識

【研究成果の概要】

アルツハイマー性神経障害の発生，伝搬過程を可視化する細胞培養マイクロデバイスを開発した．多数のマイクロ電極を集積化した基板上にシリコンゴム製の立体構造物を利用して複数の細胞培養区画を配置し，区画間をトンネルで連絡する構造とした．ラット海馬から採取した神経細胞を培養し，アルツハイマー性障害発生原因物質の有力な候補とされているβアミロイド投与による神経変性障害発生・伝搬の様子を電気活動，細胞内Ca濃度変化計測により評価し，Caの細胞内過剰流入を示唆する結果を得た．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【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】基礎獣医学・基礎畜産学

【研究領域課題番号】23880012 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

畜産学 / 応用動物 / 神経科学 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

反芻家畜の繁殖を制御する神経内分泌メカニズムを細胞レベルで解析する目的で、シバヤギ視床下部初代培養細胞を不死化し、神経細胞に由来する細胞株を樹立した。得られた神経細胞株の中から、哺乳類の繁殖機能に重要な神経ペプチドであるキスペプチン遺伝子およびニューロキニン遺伝子を発現する細胞株を複数特定することに成功した。さらにヤギニューロキニン遺伝子の転写調節機構を解析し、5`上流域の転写活性化領域と転写抑制領域を同定した。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)

【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】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】21650106 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 神経科学 / 細胞・組織 / 分子認識 / ナノバイオ

【研究成果の概要】

平成22年度の研究実施計画として設定した2つの課題に対して以下の成果を得た.
1.マイクロ構造を利用した共培養チャンバの設計と製作
2つの独立した共培養系をマイクロ通路で結合する細胞培養チャンバの製作プロセスにつき検討した.PDMS (poly-dimethylsiloxane)を利用して,2つのマイクロチャンバとそれを結ぶトンネル構造を形成した。2つのマイクロチャンバに播種した細胞をそれぞれPKH26,67蛍光色素で染色し,細胞体の分離培養が維持されていることを確認した.両領域の底面に設置したマイクロ電極群による細胞電気活動記録により,領域間に機能的なシナプス結合が形成されていることがわかった.
2.高頻度刺激により誘導される可塑的変化に対する神経調節物質の効果
MEA (Micro-Electrode Array)基板上に形成した大脳皮質培養神経回路において,ACh受容体に対するアゴニストであるCarbachol投与に対する細胞内Caイオン濃度上昇と自発電気活動の亢進が誘導されることを確認した.自発電気活動亢進の条件下で,重畳して観測される誘発応答の検出・解析手法確立に向けてさらに検討を要することがわかった.

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】3,200千円 (直接経費: 3,200千円)

【研究分野】解剖学一般(含組織学・発生学)

【研究領域課題番号】20590196 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞・組織 / 再生医学 / 脳・神経 / 発生・分化 / 神経科学 / 中枢神経系 / 幹細胞 / 遺伝子 / 細胞死

【研究成果の概要】

我々が既に単離同定している神経幹細胞に発現する新規遺伝子群のなかかのひとつSE90/radmis遺伝子について解析を進めた。in situ hybridization解析により、radmis mRNA発現は胎生期の脳室周囲層、および生後や成体脳の側脳室の脳室下層といった神経幹細胞が局在すると考えられる部位での発現が認められた。また特異的抗体による組織学的解析の結果、radmisタンパクは神経幹細胞の放射状細胞突起と分裂期紡錘体微小管に一過性に局在し、分裂後は速やかに後期促進複合体APC/Cdh1によるユビキチン化を受けてタンパクが分解され、幹細胞内から除去される可能性が示された。実際の個体レベルでの神経発生過程でのradmis遺伝子の機能を検討するため、ユビキチン化を受けないよう改変した変異型radmis遺伝子を作製し、子宮内電気穿孔法によりマウス胎児の脳室内へ遺伝子導入を行った。その結果、radmis遺伝子を強制発現した神経幹細胞では分裂の亢進と細胞移動の異常が起きる事が明らかとなった。以上のデータからradmisが神経幹細胞の分裂制御に重要な働きを持つことが示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】19200036 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生体情報・計測 / 電気刺激 / 細胞 / 脳・神経 / 神経科学 / 細胞・組織 / 分子認識 / ナノバイオ

【研究成果の概要】

時空間的に制御した電気刺激パターンの印加により細胞群に誘導される変化を調べた.心筋細胞に対する半日間の連続刺激により拍動リズムの引き込み現象が起こること,神経細胞に対する時空間的な刺激パターンの履歴が誘発応答に反映されることがわかった.また,幹細胞について多数の胚様体を同時刺激するマイクロデバイスを開発した.電気刺激の時空間パターンを精密に設計することにより,急性・慢性両面において生体現象を人為的に制御する可能性が示された.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2010

【配分額】49,400千円 (直接経費: 38,000千円、間接経費: 11,400千円)