霊長類胚性幹細胞由来神経幹細胞移植における神経ネットワーク再構築機構の解析

灵长类胚胎干细胞源性神经干细胞移植中神经网络重建机制分析

基本信息

批准号：
17659455
负责人：
鈴木登
金额：
$ 2.11万
依托单位：
St. Marianna University School of Medicine
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

霊長類胚性幹細胞からレチノイン酸を用いて神経前駆細胞まで分化を誘導した。この細胞を片麻痺モデルマウスの側脳室近傍に移植した。移植した側脳室近傍から損傷部皮質まで、移植神経細胞が移動しながらシナプトフィジン陽性の神経網を再構築し、マウスの運動機能が改善した。脳損傷マウスでは損傷部グリア細胞からケモカインSDF1が産生されていた。移植された神経前駆細胞はその受容体であるCXCR4を特異的に発現しており、神経前駆細胞に作用し更なる分化と損傷部への移動が認められた。実際、CXCR4の阻害物質を移植マウスに投与すると、神経前駆細胞の移動は認められなくなった。移動した損傷皮質で残存宿主神経細胞と再接続し、移植部近傍では残存する錐体路と再接続することで、神経細胞移植による運動機能回復がもたらされていた。ここでもちいた移植細胞は神経幹細胞や比較的若い前駆細胞であり、移植後に局所において運動神経への更なる分化を誘導する必要がある。この過程にもSDF1が作用していた。発生過程において神経接着因子であるNCAMやL1CAMを介した刺激が神経細胞の機能獲得に重要なことがknockout mouseの研究から知られている。我々の片麻痺モデルマウスの神経細胞の再生過程においても、神経接着因子であるNCAMとL1CAMを介した刺激が神経細胞の軸索の進展とシナプス形成を効率的にもたらすことを見出した。即ち、神経細胞はNCAM、L1CAMを選択的に発現し神経網再構築にはNCAMとL1CAMが必須であった。これらの成績から、神経網の再構築にはケモカインとケモカイン受容体および神経接着因子との相互作用が必要であることが示された。さらにこれらの遺伝子組み換え蛋白は、神経再生治療に応用することの可能性が示された。

使用视黄酸诱导灵长类胚胎干细胞分化为神经祖细胞。这些细胞被移植到偏瘫模型小鼠的侧脑室附近。当移植的神经元从移植的侧脑室附近迁移到受损的皮质时，突触素阳性的神经元网络被重建，小鼠的运动功能得到改善。在脑损伤的小鼠中，趋化因子 SDF1 由损伤区域的神经胶质细胞产生。移植的神经祖细胞特异性表达其受体CXCR4，CXCR4作用于神经祖细胞，导致神经祖细胞进一步分化并迁移至损伤区域。事实上，当给移植小鼠施用CXCR4抑制剂时，没有观察到神经祖细胞的迁移。神经元移植通过与重新定位的受损皮层中剩余的宿主神经元重新连接以及与移植部位附近剩余的锥体束重新连接而导致运动功能的恢复。这里使用的移植细胞是神经干细胞或相对年轻的祖细胞，移植后需要在局部诱导进一步分化为运动神经元。 SDF1也参与了这一过程。对基因敲除小鼠的研究表明，神经粘附因子NCAM和L1CAM的刺激对于发育过程中神经元功能的获得非常重要。在偏瘫小鼠模型的神经元再生过程中，我们发现通过神经粘附因子 NCAM 和 L1CAM 的刺激有效地导致轴突进展和突触形成。也就是说，神经元选择性表达NCAM和L1CAM，而NCAM和L1CAM对于神经网络重建至关重要。这些结果表明趋化因子、趋化因子受体和神经粘附素之间的相互作用对于神经网络重塑是必要的。此外，已经证明了将这些重组蛋白应用于神经再生治疗的可能性。