アストロサイトから神経細胞への分化転換を用いた神経回路の機能的再建

利用星形胶质细胞向神经元的转分化进行神经回路的功能重建

• 批准号: 21K19425
• 负责人: 田中 光一
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19425/
• 关键词: アストロサイト; 分化転換; 神経変性疾患; 神経細胞

神経変性疾患を治療するためには、失われた神経細胞を補充するのみならず、補充された神経細胞が既存の神経回路と機能的な結合をする必要がある。神経細胞 の補充には、iPS細胞から分化させた神経細胞の移植が主に行われてきたが、この方法では神経回路の再構築は困難である。最近アストロサイトのPtbp1遺伝子を ノックダウンすると、アストロサイトがその部位の神経細胞と同じ特徴を持った細胞に分化転換し、既存の神経回路に組み込まれることが、網膜と黒質で示され た。しかし、網膜・黒質における分化転換の効率は十分ではなく、網膜・黒質以外の脳部位のアストロサイトの分化転換能は不明である。本研究では、脳の全て の部位のアストロサイトからPtbp1遺伝子を欠損させ、各部位におけるアストロサイトの分化転換能を解析できるin vivoの系を開発する。その系を用いて、アス トロサイトから神経細胞への分化転換を阻害する遺伝子を同定する。本年度は、floxd-Ptbp1マウス(Ptbp1遺伝子のエクソン1の両側にloxP配 列をノックインしたマウス)、GLASTの遺伝子座にCreERT2(タモキシフェンにより活性化されるCre酵素)をノックインしたマウス およびROSA-LSL-tdTomatoマウス(ROSAの遺伝子座にloxP-STOP-loxP-tdTomatoをノックインしたマウス)と交配した。このマウスが成熟後、タモキシフェンを投与し、神経系の全てのアストロサイト・サテライト細胞からPtbp1を欠損させたマウスを作成し、小脳のバーグマングリアからプルキンエ細胞への分化転換を、PCのマーカーであるCalbindin抗体を用いて解析した。Calbindin陽性・tdTomayo陽性細胞が観察されたが、数が少なく、それ以降の解析ができなかった。

为了治疗神经退行性疾病，不仅有必要补充失去的神经元，而且还需要补充补充神经元与现有神经回路的补充神经元。尽管神经元替代主要是通过与IPS细胞区分的移植神经元进行的，但该方法使重建神经回路很难。最近在视网膜和黑质中显示了星形胶质细胞PTBP1基因的敲低，星形胶质细胞转化为具有与该位点神经元相同特征的细胞，并整合到现有的神经回路中。然而，视网膜和黑质的跨分化的效率还不够，并且在视网膜和黑质尼格拉以外的大脑区域中星形胶质细胞的能力尚不清楚。在这项研究中，我们将开发一个体内系统，该系统可能会从大脑中所有部位的星形胶质细胞中缺乏PTBP1基因，并分析星形胶质细胞在每个部位区分的能力。该系统用于识别抑制星形胶质细胞转分化为神经元细胞的基因。今年，我们与floxd-ptbp1小鼠配合了（鼠标在ptbp1基因的外显子1的两侧敲打loxp序列），在creert2中撞倒了creert2（一种由tamoxifen激活的creert酶）在Glast和Rosa-lsl-lsl-tdtdtdtdtdtdtdtdtomatomatomato的小鼠（tamoxifen）中（tamoxifen）罗莎（Rosa）位点的loxp-stop-loxp-tdtomato）。成熟后，将小鼠施用他莫昔芬，并从神经系统中的所有星形细胞卫星细胞中产生PTBP1缺陷的小鼠，并使用Calbindin抗体（PC的标记物）分析了从Bergmanglia到Purkinje细胞的转分化。观察到Calbindin阳性和TDTOMAYO阳性细胞，但数量很小，随后的分析是不可能的。

项目成果

Synaptic pruning through glial synapse engulfment upon motor learning

运动学习时通过神经胶质突触吞噬进行突触修剪

• DOI: 10.1038/s41593-022-01184-5
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nature Neuroscience
• 影响因子: 25
• 作者: Morizawa Yosuke M.;Matsumoto Mami;Nakashima Yuka;Endo Narumi;Aida Tomomi;Ishikane Hiroshi;Beppu Kaoru;Moritoh Satoru;Inada Hitoshi;Osumi Noriko;Shigetomi Eiji;Koizumi Schuichi;Yang Guang;Hirai Hirokazu;Tanaka Kohichi;Tanaka Kenji F.;Ohno Nobuhiko;Fukazawa
• 通讯作者: Fukazawa