脳梗塞からの機能回復過程における時間的・空間的な病態の遷移プロセスの解明

本研究では、運動機能をになう皮質脊髄路を対象に、脳梗塞後の脊髄における遺伝子発現および形態的なダイナミクスを神経-グリアの細胞種別に時間軸・空間軸に沿って解析し発現操作することで、回路の再建と機能の回復へと病態の遷移をもたらす時空間的な動作原理の全容を理解することを目的とする。脳や脊髄が損傷をうけると神経回路は破壊され、機能不全の病態を示す。しかし、一部で代償性の回路が作りだされ、病態を回復させることが近年わかってきた。分子機序を含め機能を改善させる病態遷移の動作原理を解明する研究が精力的に行われている。しかし、この病態遷移のプロセスをうながす因子が、いつどのように発現し、どの細胞・回路で機能しているかという時間的・空間的な作用機序の全体像は未解明のままである。そこで、本年度は、梗塞後、再編の起こる脊髄からmRNAを抽出し、RNAシークエンス法を用いて細胞種特異的な遺伝子の網羅的・経時的な発現パターンを解析し、再編を促す因子の同定とその機能解析を試みた。まず、非損傷群と比較し、1.5倍以上の発現変動を示す分泌性の遺伝子に着目したところ、障害後から恒常的に発現上昇する複数の因子を見出した。次に、神経初代培養系に同定した因子を作用させ、解析を行ったところ、これらの因子は、軸索伸長を促すことがわかった。さらに、これらの因子は、運動リハビリテーションを施した脳梗塞モデルマウスの脊髄において、より発現量が高くなることも見出した。現在、これらの分泌性因子の発現を脳梗塞モデルマウスにおいて操作し、病態を回復へとシフトする分子基盤を明らかにする実験に取り組んでいる。

本研究では、運動機能をになう皮質脊髄路を対象に、脳梗塞後の脊髄における遺伝子発現および形態的なダイナミクスを神経-グリアの細胞種別に時間軸・空間軸に沿って解析し発現操作することで、回路の再建と機能の回復へと病態の遷移をもたらす時空間的な動作原理の全容を理解することを目的とする。脳や脊髄が損傷をうけると神経回路は破壊され、機能不全の病態を示す。しかし、一部で代償性の回路が作りだされ、病態を回復させることが近年わかってきた。分子機序を含め機能を改善させる病態遷移の動作原理を解明する研究が精力的に行われている。しかし、この病態遷移のプロセスをうながす因子が、いつどのように発現し、どの細胞・回路で機能しているかという時間的・空間的な作用機序の全体像は未解明のままである。そこで、本年度は、梗塞後、再編の起こる脊髄からmRNAを抽出し、RNAシークエンス法を用いて細胞種特異的な遺伝子の網羅的・経時的な発現パターンを解析し、再編を促す因子の同定とその機能解析を試みた。まず、非損傷群と比較し、1.5倍以上の発現変動を示す分泌性の遺伝子に着目したところ、障害後から恒常的に発現上昇する複数の因子を見出した。次に、神経初代培養系に同定した因子を作用させ、解析を行ったところ、これらの因子は、軸索伸長を促すことがわかった。さらに、これらの因子は、運動リハビリテーションを施した脳梗塞モデルマウスの脊髄において、より発現量が高くなることも見出した。現在、これらの分泌性因子の発現を脳梗塞モデルマウスにおいて操作し、病態を回復へとシフトする分子基盤を明らかにする実験に取り組んでいる。