はじめに生理学研究所年報第 40 巻をここに刊行し、2018（平成 30）年度における大学共同利用機関としての生理学研究所の事業活動、研究成果を報告させていただきます。
生理学研究所は、1977 年 5 月に開設され、2004 年 4 月の法人化により大学
共同利用機関法人自然科学研究機構を構成する研究機関となり現在に至っています。その間、生理学研究所は、「人体基礎生理学の研究と研究者育成のための大学共同利用機関」としての役割を果してきました。2018 年度におきましても、コミュニティ研究者の皆様のご協力と、所員一同の努力によって、多数（170 件；法人化以前の約２倍）の共同研究・共同利用実験を行い、成果をあげたと思います。今後とも研究レベルの向上と大学共同利用機関としての更なる機能強化に努力していく所存であり、関係者各位の評価を仰ぐ次第です。今後とも皆様方のご支援・ご鞭撻を心よりお願い申しあげます。

2019 年 10 月
生理学研究所

所長

鍋

倉

淳

一

生理学研究所年報
〔

目

次

〕

職 員（2018 年度）......................................................................... ⅰ
研究活動報告目次 .................................................................................. 3
分子細胞生理研究領域 ................................................................... 10
生体機能調節研究領域 ................................................................... 19
基盤神経科学研究領域 ................................................................... 28
システム脳科学研究領域 ................................................................. 35
個 別 研 究 ............................................................................ 51
研究連携センター ....................................................................... 56
脳機能計測・支援センター ............................................................... 59
行動・代謝分子解析センター .............................................................. 64
動物実験センター ....................................................................... 69
生命創成探究センター ................................................................... 73
技 術 課 ............................................................................ 75
研究発表
ａ．発 表 論 文 ........................................................................ 89
ｂ．学 会 発 表 ....................................................................... 105
一般共同研究報告 ......................................................................... 135
計画共同研究報告 ........................................................................ 167
超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告 ........................................................ 211
生体機能イメージング共同利用実験報告 .................................................... 219
研究会報告 .............................................................................. 247
特別プロジェクト ........................................................................ 493
各種シンポジウム
2018(平成 30)年度生理研国際シンポジウム ................................................... 497

トレーニングコース
第 29 回生理科学実験技術トレーニングコース ................................................. 503

セミナー報告 ............................................................................. 507
大学院特別講義 ........................................................................... 527

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）職員

職員（2018年度）
所

長

井

本

敬

技術支援員

二

鈴

木

則

子

（2018.10.16～2019.3.31）【分子細胞生理研究領域】

〃

今

井

篤

子

神経機能素子研究部門

〃

服

部

宣

子（2018.1～）

授

富

永

真

琴

授

曽我部

隆

彰

教

授

久

保

義

弘

細胞生理研究部門

授

立

山

充

博

教

教

下

村

拓

史

准

特任助教

陳

以

珊

特任准教授

岡

田

俊

昭（～2019.3.31）

大学院生

ANDRIANI, Rizki Tsari

助

鈴

木

喜

郎（～2019.2.28）

〃

齋

藤

高

山

准

教

助

平

〃

LIU, Chang（2018.4.1～）

特任助教

内

NIPS リサーチフェロー DEROUICHE, Sandra（～2019.3.31）

藤輝一（2018.4.1～）

教

〃

技術支援員

澤

教

知津江

分子神経生理研究部門
教教（兼任）

大

研
野

伸

彦
（2018.4.1～2019.3.31）

生体膜研究部門
教

究

員

宇治澤

茂
靖

知

規（～2019.3.31）

代（～2019.3.31）〃

ISLAM, Md. Rafiqul

〃

齋

〃

李

〃

YARI KAMRANI, Yousef

藤

くれあ
天

邦（2018.10.1～）

授

深

田

正

紀

授

深

田

優

子

教

横

井

紀

彦

特任助教

平

田

哲

也（～2019.3.31）

〃

李

天

邦（～2018.9.30）

NIPS リサーチフェロー 宮

崎

裕

理

〃

馮

暁

娜

（2018.10.1～2019.3.31）

〃

邓

香

梅（2018.10.1～）

裕〃NGUYEN, Thi Hong Dung

准

教

助

大学院生

宮

崎

（2018.10.1～2019.3.31）
大学院生

理（～2018.9.30）

特別共同利用機関研究員

山野井遊（～2018.9.30）

技術支援員

福

岡

慶

子

平

野

瑶

子

〃

重

本

久

実

技術支援員

鈴

木

由

美

〃

橋

本

照

美

〃

渡

邊

聖

愛

事務支援員

伊

藤

嘉

美

〃

古

川

佐千子

心循環シグナル研究部門

神経発達・再生機構研究部門
客員教授

澤

本

和

延

【生体機能調節研究領域】

教

授

西

田

基

宏

助

教

冨

田

拓

郎

特任助教

西

村

明

幸（～2018.8.31）

新分野創成センター（プラズマバイオロジー）特任助教

細胞構造研究部門
教

授

古

授

泉

教

大

特任助教

中

智

弘（2018.11.1～）

幹

夫

NIPS リサーチフェロー 田中智弘（～2018.10.31）

裕士

特別共同利用研究員 藤本泰之（～2018.9.30）

谷

哲

久

大学院生

小

田

紗矢香

菅

原

太

一

〃

下

田

翔

技術支援員

渡

邊

美

香

技術支援員

藤

森

仁

美

〃

古

瀬

京

子

事務支援員

中

西

綾

乃

准

教

助

瀬

田

i

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

職員

生殖・内分泌系発達機構研究部門

特任准教授

揚

妻

教

助

教

江

藤

圭
浩

授

箕

越

靖

授

中

島

健一朗

特任助教

堀

内

教

近

藤

邦

生

研

竹

田

特任助教

菊

地

晶

裕（2018.5.1～）

准

教

助

特別共同利用研究員 傳

彦

尾

修

平（2018.4.1～）

特別訪問研究員田中

義将（2018.10.1～）

大学院生

RASHID, Misbah（2018.10.1～）

技術支援員

林

〃

佐

藤

香

〃

藤

原

香菜子（2018.9.1～）

特別訪問研究員

教

助

めぐみ

代

特別共同利用研究員 吉 原 康 平（2018.4.1～2019.3.31）

織
〃

佐

藤

彩（2018.4.1～）

大学院生

春

若

航一路

〃

植

木

彰

技術支援員

大

場

多津子

彦（～2019.3.31）

佐竹伸一郎（～2018.9.30）

〃

市

橋

結

貴（2018.10.31～）

山

肩

葉

〃

石

田

順

子

〃

小

林

知

子
絵

子（～2018.9.30）

川

口

泰

雄

事務支援員

小

林

文

授

窪

田

芳

之

〃

永

田

みづほ

教

大

塚

岳

森

島

美絵子

視覚情報処理研究部門

NIPS リサーチフェロー AGAHARI, Fransiscus Adrian（2018.10.1～）
究

佳

授

〃

研

村

（2018.4.1～2019.3.31）

大脳神経回路論研究部門
准中

YEH, Han-Yuan〃

神経シグナル研究部門

教子

CHEUNG, Dennis Lawrence〃【基盤神経科学研究領域】〃

育（2018.10.12～）

堀

教

員

和

欧

特別協力研究員

助

究

正

員

AGAHARI, Fransiscus Adrian

教

授

吉

村

由美子

助

教

石

川

理

子

助

教

林

健

二

特任助教

木

村

梨

絵

〃

米

田

泰

輔（2018.5.1～）

大学院生

山

本

真理子

〃

唐

木

智

充

〃

呉

嘉

豪（2018.4.1～）（～2018.9.30）
ALSAYED, Alsayed Abdelhamid〃

Mohamed日本学術振興会特別研究員
孫

在

隣

技術支援員

石

神

久美子

大学院生

任

翔

壎

〃

大

村

幸

恵

技術支援員

犬

事務支援員

比

賀

昌

子

〃

北

〃

兵

藤

智栄美

〃

渡

邉

晴

子

【システム脳科学研究領域】

〃

江

川

尚

美

感覚認知情報研究部門

〃

市

川

裕

美（2018.7.16～）

淳

一

塚

小百合
啓

子

（～2018.3.31，2018.10.1～）

助生体恒常性発達研究部門
教授

外国人客員教授

鍋

倉

〃

教

授

鳴

島

郷

田

横

井

直

一（～2019.3.31）
功（～2019.3.31）

認知行動発達機構研究部門

YEN, Chen Tung教

（2018.4.2～2018.5.31）
准

教

円

ii

授

磯

特任准教授

郷

〃

戸

田

松

昌

岐

康

広

彩

花（2018.9.1～）

生理学研究所年報

助

第 40 巻（Dec,2019）

教

職員

研

究

員

宮

田

紘

平

吉

田

正

俊

〃

二

宮

太

平

〃

角谷基文（～2019.3.31）

〃

則

武

厚

〃

SINGH, Balbir（～2019.3.31）

NIPS リサーチフェロー 植

松

明

子

大学院生

吉

本

隆

明

大学院生

新

居

桂

陽

〃

丸

山

修

紀（2018.4.1～）

〃

西

原

陽

子（～2018.9.30）

〃

南

條

啓

孝（2018.4.1～）

特任専門員

柴

田

あゆみ

〃

小

山

雄太郎（2018.10.1～）

技術支援員

高

田

和

子（2018.10.16～）

特任専門員

木

村

玲

子

〃

山

西

ユ

ミ

技術支援員

竹

中

邦

子（2018.10.1～）

〃

鈴

木

あき子（～2018.5.31）

〃

岩

瀬

〃

城

地

智

神経ダイナミクス研究部門

子（2018.5.16～）

生体システム研究部門

教

授

北

城

教

授

南

部

助

教

畑

中

伸

彦

〃

知

見

聡

美

【個 別 研 究】

〃

佐

野

裕

美

個別研究（大橋研究室）
助

研

輔

個別研究（毛利研究室）

拓

助

員

〃

纐

纈

大

長谷川

教

教

大

毛

橋

利

WONGMASSANG, Woranan

個別研究（山肩研究室）〃

POLYAKOVA, Zlata

助〃

NONDHALEE, Pimpimon

大学院生

教

山

肩

助

教

佐

竹

技術支援員

磯

谷

ひとみ

〃

粟

村

香奈子

【研究連携センター】

〃

鈴

木

規

子

センター長（併任） 久

〃

宮

本

香

奈（2018.10.1～）

共同利用研究推進室

統合生理研究部門磨葉子（2018.10.1～）

木

田

哲

夫（～2019.3.31）

学術研究支援室

助教（併任）坂本

貴和子（～2019.3.31）

技術支援員

廣

岡

裕

弘

客員教授

狩

野

方

伸

〃

高

田

昌

彦

特任准教授（併任） 丸

山

めぐみ

子

弘

弘

貴和子（～2019.3.31）

特任准教授

規

義

本

助

心理生理学研究部門

保教（併任） 坂介（～2019.3.31）（2018.5.1～2019.3.31）

伸一郎（2018.10.1～）

義

隆

藤

達

保

木

定

人

授（併任） 久

柿

授

正

教

授

教

一（2018.10.1～）

個別研究（佐竹研究室）（2018.10.1～）

教

圭

篤

NIPS リサーチフェロー DWI WAHYU, Indriani
究

恵

特任専門員

林

愛

事務支援員

土

井

〃

太

田

授（併任） 南部

優美穂子（～2019.3.31）

客員教授

LE BIHAN, Denis

准

授

福

永

雅

喜

NBR事業推進室

教

小

池

耕

彦

教

特任助教

菅

原

翔

特任助教

東

濃

篤

徳（～2019.3.31）

〃

中

川

恵

理

技術支援員

野

口

京

子（2019.1.4～）

NIPS リサーチフェロー 濱野友希（2018.4.1～）

事務支援員

岡

本

友

紀

研

本

哲

也

教

助

究

員

山

iii

篤

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）職員

流動連携研究室

准国際連携研究室

教

授

小

林

憲

太

技術支援員

影

山

梨

衣

遺伝子改変動物作製室
准【脳機能計測・支援センター】助

センター長（併任） 定

研

藤

規

弘

形態情報解析室

教

究

授

平

林

真

澄

教

小

林

俊

寛

員

後

藤

哲

平（～2019.3.31）

及

川

真

〃

実
（2018.7.1～2018.8.24）

准

教

授

村

田

和

義

研

究

員

富

田

雅

人

技術支援員

山

内

〃

香

山

容

子

〃

橋

本

〃

向中野

〃

寺

田

信一（2019.2.1～）

恵

子
恵

玲

子
（2018.4.1～2019.3.31）

大学院生

角

田

潤

技術支援員

山

田

幸

〃

加

藤

三津子

代謝生理解析室

〃

斎

藤

善

平（～2018.12.31）

〃

池

田

充

子

〃

吉

田

史

香（2019.2.16～）

教授（併任） 箕

越

靖

彦

助

教（併任） 鈴木

喜郎（～2019.2.28）（2018.12.1～2019.3.31）
事務支援員

河

口

美

江

【情報処理発信センター】

多光子顕微鏡室教センター長（併任） 深

田

正

紀

永

真

琴

隆

介（～2019.3.31）

授（併任） 鍋

倉

淳

一

授

村

越

秀

治

博士研究員

柴

田

明

裕（2018.4.1～）

医学生理学教育開発室

技術支援員

恩

田

麻

紀

教

〃

佐

藤

愛

子

ネットワーク管理室

授（併任） 古瀬幹夫

【安全衛生管理室】

教授（併任） 村

田

和

義

教

〃

（併任） 窪

田

芳

之

准

教

アーカイブ室授（併任） 富電子顕微鏡室教
准木【研究力強化戦略室】

生体機能情報解析室
教授（併任） 柿授（併任） 定

藤

規

弘

添

淳

一

教

授（併任） 鍋

倉

淳

一

〃

（併任） 深

田

正

紀

准

教

授

近

研

究

員

PHAM, Quang Trung（2018.5.22～）〃（併任） 吉

村

由美子

技術支援員

丹

羽

紀

〃

（併任） 箕

越

靖

彦

〃

和

田

周

〃

（併任） 久

保

義

弘

特任教授

浦

野

徹

開

（2018.8.1～2018.9.19）〃

石崎龍之介（2018.8.1～）

特任准教授

丸

山

めぐみ

〃

加

藤

征

助

教

坂

本

貴和子（～2019.3.31）

特任専門員

内

山

千保美

〃

岡

安

友

美

事務支援員

安

井

亜

紀（2018.10.1～）

広（2018.9.1～）【行動・代謝分子解析センター】
センター長（併任） 吉村由美子（2018.4.1～）

ウイルスベクター開発室
教授（併任）

南

部

篤

iv

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）職員【動物実験センター】
センター長（併任） 箕越

特 任 教 授（併任） 浦

野助

生体機能調節研究領域 技術係
靖

振

彦

係

長

永

田

治

徹

主

任

石

原

吉

基盤神経科学研究領域 技術係

博

美

教

王

技術支援員

水

野

みどり

係

長

山

口

〃

松

永

ゆう子

主

任

髙

木

〃

不

退

久

恵

システム脳科学研究領域 技術係

〃

岩

瀬

悦

子

係

長

竹

島

康

行（～2019.2.16）

〃

小

林

明

子

主

任

髙

橋

直

樹

〃

亀

岡

一

乃（～2018.7.31）

研究施設技術班

〃

浦

川

裕

乃

班

吉

村

伸

明

〃

本

多

千

佳

研究連携 技術係

事務支援員

水

谷

絵里子

吉

友

美

樹（2018.4.1～）

嘉

邦

長

係

長

登
正

浩

脳機能計測･支援 技術係【動物実験コーディネータ室】

係

長

伊

藤

研

到

主

任

山

田

琴

情報処理･発信

究

員

山

根

事務支援員

内

藤

真

元（2018.4.1～）

技術係

係

長

佐

藤

茂

基（2018.4.1～）【生命創成探究センター】（生理学研究所関連）

主

任

村

田

安

永

創成研究領域

係

長

廣

江

猛

温度生物学研究グループ

主

任

窪

田

美津子
絵

動物実験 技術係

細胞生理研究部門（兼務）

〃

神

谷

（ i 頁の細胞生理研究部門を参照）

〃

山

中

心循環ダイナミズム創発研究グループ

美緑（2018.4.1～）

行動･代謝分子解析 技術係

心循環シグナル研究部門（兼務）

係

長

齊

藤

久美子

（ i 頁の心循環シグナル研究部門を参照）

主

任

三

寳

誠

田

生命システム構築研究グループ
特任准教授

佐

藤

幸

技術支援員

住

田

【技

術

課

長

研究基盤 技術係

治（2018.4.1～）

係

長

福

明日香

主

任

森

（2018.4.1～2018.12.31）

研究力強化戦略室

課】
大河原

戸

川

森

美（2018.4.1～）

将

浩

特任専門員

内

山

千保美

〃

岡

安

友

美

技術支援員・事務支援員

浩

研究領域技術班課長補佐（班長）

直

雄

技術支援員

粟

村

〃

池

田

香奈子
充
（2018.12.1～2019.3.31）

分子細胞生理研究系 技術係
係

長

佐

治

俊

幸

〃

石

神

久美子

主

任

山

本

友

美

〃

磯

谷

ひとみ

係

員

稲

橋

宏

樹

〃

市

川

修

係

員

加

納

雄一朗

〃

犬

塚

小百合

〃

岩

瀬

悦

v

子

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

職員

恵

技術支援員

不

退

久

恵

裕

乃

〃

本

多

千

佳

西

皆

子

〃

松

永

ゆう子

大

場

多津子

〃

水

野

みどり

〃

小

原

正

裕

〃

山

田

幸

子

〃

加

藤

三津子

〃

渡

邊

美

香

〃

亀

岡

一

乃（～2018.7.31）

事務支援員

岩

瀬

千

春（～2018.9.30）

〃

小

林

明

子

〃

小

澤

祐

子（2018.9.1～）

〃

斎

藤

善

平（～2018.12.31）

〃

小

林

文

絵

〃

城

地

智

子（2018.5.16～）

〃

坂

本

〃

鈴

木

あき子（～2018.5.31）

〃

佐

藤

明

子（2018.10.1～）

〃

鈴

木

則

子（～2018.10.15）

〃

柴

田

利

江（2018.7.1～）

〃

鈴

木

由

美

〃

芝

村

賞

子

〃

内

藤

知津江

〃

杉

山

朋

美

〃

新

関

奈央子

〃

高

松

〃

林

めぐみ

〃

長

尾

法

〃

廣

岡

裕

子（2018.5.1～）

〃

水

谷

絵里子

〃

福

岡

慶

子

〃

安

井

亜

〃

藤

森

仁

美

技術支援員

岩

瀬

〃

浦

川

〃

大

〃

vi

愛

香（2018.10.1～）
子紀（2018.10.1～）

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告研究活動報告〔目

次〕分子細胞生理研究領域
神経機能素子研究部門 ··········································································· 10
概要Prrt3 遺伝子破壊ホモマウスの網羅的行動解析（山本友美，陳以珊，久保義弘，周麗，夏目里恵，崎村建司，服部聡子，宮川剛）

mGlu2 と 5-HT2AR の相互作用により変化するシグナル伝達の解析（立山充博，久保義弘）
Two-pore Na+ channel 3（TPC3）の持つホスホイノシチド依存的な膜電位感受性調節機構の解明（下村拓史，久保義弘）
非鎮静性抗ヒスタミン薬による GIRK チャネルの活性阻害機構の解明（陳 以珊（I-Shan Chen）
，劉
上杉志成）

暢（Chang Liu）
，立山充博，久保義弘，Izhar Karbat, Eitan Reuveny，ATP 受容体チャネル P2X2 の膜電位と ATP に依存する構造変化の光学的手法による検出（Rizki Tsari Andriani，久保義弘）
Voltage Clamp Fluorometry 法を用いた Two-pore Na+ channel 3（TPC3）の膜電位依存性制御機構の解析（平澤輝一，下村拓史，久保義弘）
多機能タンパク質 Sigma-1 受容体の，イオンチャネルに対する作用の解析（劉 暢（Chang Liu），陳 以珊（I-Shan Cheng），久保義弘）
SLC26A7 のコードする膜タンパク質およびその変異体の機能解析（石井 順，有益 優，菅間 博，鈴木敦詞，田中達之，青山幸平，齋藤伸治，矢澤卓也，木村水野晴夫，立山充博，陳 以珊，久保義弘）

徹，

生体膜研究部門 ················································································· 14
概要LGI1-ADAM22 複合体の分子構造基盤の解明（宮崎裕理，横井紀彦，深田優子，深田正紀，山形敦史，深井周也，三寳ADAM22 の蛋白質量の生理的意義の解明（横井紀彦，深田優子，深田正紀，三寳誠，後藤哲平，平林真澄）

誠，後藤哲平，平林真澄）

ADAM22-PSD95 結合の生理的意義の解明（平野瑶子，稲橋宏樹，深田正紀，深田優子，三寳誠，後藤哲平，平林真澄）

PSD-95 の脱パルミトイル化酵素 ABHD17 の性状解析（平田哲也，稲橋宏樹，深田優子，深田正紀，三寳誠，後藤哲平，平林真澄）

ネコで辺縁系脳炎を引き起こす自己抗体の抗原の同定（長谷川大輔，横井紀彦，深田優子，深田正紀）
抗 mGluR1 抗体陽性小脳性運動失調症の症例報告（吉倉延亮，木村暁夫，横井紀彦，深田優子，深田正紀）

神経発達・再生機構研究部門 ····································································· 17
概要

成体脳内における新生ニューロンの高速移動を制御する超微細構造の解析（松本真実，澤田雅人，金子奈穂子，澤本和延）
多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのターンオーバーを制御する微小環境の可視化解析（荻野 崇, 澤田雅人，澤本和延）

生体機能調節研究領域
細胞構造研究部門 ··············································································· 19
概要

タイトジャンクションの構造と機能の分子機構（大谷哲久，古瀬幹夫）

3

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告ショウジョウバエ腸管の恒常性における上皮バリア機能の役割（泉 裕士，古瀬幹夫）
トリセルラータイトジャンクション形成の分子機構（菅原太一，永田 治，古瀬幹夫）
トリセルラータイトジャンクション構成分子の集積機構（菅原太一，深田優子，小田裕香子，深田正紀，古瀬幹夫）

細胞生理研究部門 ··············································································· 20
概要

ヒアリ TRPA チャネルの遺伝子クローニングと機能解析（Tianbang Li，富永真琴）
TRPV4, アノクタミン１機能連関と唾液・涙分泌（Sandra Derouiche，高山靖規，富永真琴）
Myotube 形成と piezo1 チャネル
（高山靖規，富永真琴）
TRPV6 変異とヒト新生児一過性副甲状腺機能亢進症（鈴木喜郎，富永真琴）
カンジタ感染症における不快情動を惹起する分子メカニズムの解明（高山靖規，富永真琴）

心循環シグナル研究部門 ········································································· 23
概要TRPC5-eNOS 共役による心肥大制御機構の解明（Caroline Sunggip，下田 翔，小田紗矢香，西田基宏）
ドキソルビシン心筋症を仲介する TRPC3-Nox2 複合体を阻害する既承認薬の同定（島内 司，西山和宏，冨田拓郎，西田基宏）
低用量の環境化学物質曝露によるミトコンドリア過剰分裂と心疾患リスク増加の分子機構（西村明幸，下田 翔，田中智弘，外山喬士，西田基宏）
高濃度 ATP 曝露による心筋萎縮のメカニズム（Sudi Suhaini，田中智弘，小田紗矢香，冨田拓郎，西田基宏）

生殖・内分泌系発達機構研究部門 ································································· 26
概要

視床下部室傍核 AMPK 活性型 CRH ニューロンによる炭水化物嗜好性調節機構（岡本士毅，佐藤達也，Sanda Kyaw，戸田知得，齊藤久美子，Nur Farehan Asgar，横田繁史，箕越靖彦，
立山充博，小林憲太，志内哲也，影山春秋，前島裕子，中田正範，Udval Sedbazar，Boyang Zhang，
矢田俊彦，松尾 崇，中里雅光，平子哲志，Fabienne Foufelle，Pascal Ferre，益崎裕章，塩田清二，
Barbara B. Kahn）
AMPK が骨格筋 C2C12 細胞のミトコンドリア，エネルギー代謝関連遺伝子に及ぼす調節作用（岡本士毅，Nur Farehan Asgar，横田繁史，齊藤久美子，箕越靖彦）

基盤神経科学研究領域
大脳神経回路研究部門 ··········································································· 28
概要

ATUMtome 用の新開発電解銅箔テープ（窪田芳之，畑田小百合，江川尚美，北啓子，孫在隣，川口泰雄，芝田晋介）

皮質オシレーション活動の運動学習における役割（大塚 岳，川口泰雄）
前頭皮質サブレイヤーに依存した錐体細胞と GABA 作動性細胞の結合様式（森島美絵子，川口泰雄）
学習に伴う大脳皮質運動野での回路特異的な可塑的変化（孫 在隣，窪田芳之，川口泰雄）
前頭葉皮質浅層の回路におけるソマトスタチン抑制性細胞の特徴（Fransiscus Adrian Agahari，川口泰雄）

生体恒常性発達研究部門 ········································································· 30
概要In Vivo 多光子顕微鏡を用いグリアによる大脳皮質神経回路再編機構の解析

4

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）（堀内研究活動報告浩，春若航一郎，揚妻正和，鍋倉淳一）

慢性疼痛モデルマウスにおける大脳皮質神経回路再編（竹田育子，金 善光，石川達也，江藤圭，鍋倉淳一）細胞内 Cl- 制御分子 KCC2 の発現制御と生体機能（中村佳代，Dennis Cheung，Andrew Moorhouse，鍋倉淳一）
感覚情報処理回路の発達およびその制御機構の解明（鳴島 円，植木彰彦）
イオンイメージングセンサーの脳内埋め込み技術の構築（堀内 浩，石田順子，鍋倉淳一）

視覚情報処理研究部門 ··········································································· 32
概要マウス一次視覚野 2/3 層における Fast spiking 抑制性細胞－錐体細胞間結合の発達（山本真理子，吉村由美子）
視知覚・運動連関に関する一次視覚野の神経活動（木村梨絵，吉村由美子）
大脳皮質視覚野の異なる神経細胞タイプからの繰り返しイメージング法の確立（米田泰輔，吉村由美子）

システム脳科学研究領域
認知行動発達機構研究部門 ······································································· 35
概要

ヒト精神疾患・高次認知機能解明のための霊長類モデル動物の開発（郷 康広）
他者との運動同期指向性を指標とした社会性形成の神経基盤解明（戸松彩花）
マカクザルを用いた半側空間無視動物モデルの確立（吉田正俊，福永雅喜）
統合失調症患者の静止画自由視時の視線計測データのサリエンシー計算論モデルによる解析（吉田正俊，三浦健一郎，橋本亮太
マーモセットの静止画自由視時の視線データの計測と脳活動の計測（吉田正俊）
社会的コンテキストにおける動作情報処理の神経機構（二宮太平，則武 厚，磯田昌岐）
社会的コンテキストにおける報酬情報処理の神経機構（則武 厚，二宮太平，磯田昌岐）
自発的行動による学習促進の神経基盤（植松明子，磯田昌岐）

生体システム研究部門 ··········································································· 38
概要大脳基底核における上肢運動ストップ課題遂行中の活動調節（Zlata Polyakova，畑中伸彦，南部 篤）喪失四肢の脳内表現（Pimpimon Nondhalee，畑中伸彦，南部篤）

パーキンソン病のモデルサルにおける大脳皮質－大脳基底核経路の情報伝達異常（知見聡美，南部 篤）
パーキンソン病モデルサルにおける淡蒼球神経活動の相互相関（Woranan Wongmassang，長谷川 拓，知見聡美，南部
大脳皮質−線条体路が制御する神経生理機能の解明（佐野裕美，小林憲太，加藤成樹，小林和人，南部篤）

篤）

線条体投射ニューロンが制御する運動機能と大脳基底核の神経活動の解明（佐野裕美，田中謙二，南部 篤）
ジストニア様症状を示す変異マウスの病態生理学的解析（佐野裕美，堀江正男，吉岡 望, 知見聡美，竹林浩秀，南部
ゾニサミドが L-DOPA 誘発性ジスキネジアに与える影響の解析（佐野裕美，南部 篤）

5篤）生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告L-DOPA 誘発性ジスキネジアの病態生理学的解析（Dwi Wahyu Indriani，佐野裕美，知見聡美，南部篤）

マーモセット前頭皮質の神経生理学的マッピング（纐纈大輔，南部 篤）
視床下核による運動制御：マカクザル視床下核の化学遺伝学的抑制による運動異常（長谷川 拓，知見聡美，小林憲太，南部 篤）

統合生理研究部門 ··············································································· 42
概要

心理生理学研究部門 ············································································· 44
概要

7 テスラ MR による高度脳計測基盤技術の開発（福永雅喜，菅原 翔，山本哲也，濱野友希，Denis Le Bihan，定藤規弘，Jongho Lee，Hyeong-Geol Shin）
精神神経疾患の多施設横断的脳 MRI 研究（福永雅喜，越山太輔，岡田直大，根本清貴，橋本亮太）
アイコンタクトの神経基盤の解明：Hyperscanning EEG-fMRI を用いて
（小池耕彦，中川恵理，角谷基文，定藤規弘）
視点共有の神経基盤：Hyperscanning fMRI を用いて（Angela Zhang，小池耕彦，宮田紘平，定藤規弘）
会話を通した情報共有の神経基盤（小池耕彦，角谷基文，丸山修紀，廣谷雅子，定藤規弘）「共同注意」の神経基盤の解明（小池耕彦，田邊宏樹，吉岡歩，角谷基文，中川恵理，定藤規弘）「やる気」と運動を結ぶ神経基盤（菅原 翔，中山義久，濱野友希，山本哲也，福永雅喜，定藤規弘，西村幸男）
第二言語文産出時の意味的および文法的符号化の神経基盤 統語的プライミングを用いた fMRI 実験による検討（中川恵理，小池耕彦，角谷基文，島田浩二，牧田 快， 吉田晴世，横川博一，定藤規弘）
自己の行動に随伴した社会的な承認・拒否反応の神経基盤（中川恵理，角谷基文，小池耕彦，定藤規弘）
HCP 準拠の課題 fMRI データ解析の汎用パイプライン構築とその追跡眼球運動課題への応用（山本哲也，福永雅喜，定藤規弘）
模倣による意図の共有に関わる神経基盤（宮田紘平，小池耕彦，中川恵理，原田宗子，角谷基文，山本哲也，定藤規弘）
自閉スペクトラム症者における自他随伴性処理の神経基盤の検討（角谷基文，岡本悠子，小池耕彦，谷川 翼，岡沢秀彦，小坂浩隆，定藤規弘）
運動学習での一次運動野の統合的役割（濱野友希，菅原 翔，福永雅喜，定藤規弘）
多ボクセルパターン解析で明らかになった前頭眼窩皮質（OFC）における味覚体験の表象（吉本隆明，近添淳一，岡崎俊太郎，角谷基文，高橋晴香，中川恵理，小池耕彦，北田
小阪浩隆，中田正範，矢田俊彦，定藤規弘）

亮，岡本士毅，

7T MRI を用いたヒト淡蒼球内部構造の描出: 3T MRI との比較
（丸山修紀，福永雅喜，定藤規弘）
社会的相互作用を伴う意思決定の神経基盤（南條啓孝，宮田紘平，小池耕彦，定藤規弘）
Semi-model free analysis of whole brain activities captures temporal changes of cognitive processes（Yutaro Koyama，Junichi Chikazoe，Koji Jimura，Norihiro Sadato）

個別研究
個別研究（大橋研究室） ········································································· 51
概要

細胞内膜系の選別輸送のメカニズムと発生シグナル制御（大橋正人，木下典行）

個別研究（毛利研究室） ········································································· 51
概要

棘皮動物卵受精時の膜電流変化と Ca 変化についての比較生理学的研究

6生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告（毛利達磨）
イトマキヒトデ卵母細胞の卵成熟時のカルシウム遊離機構の発達と膜電流変化の研究（毛利達磨，経塚敬一郎）
エダアシクラゲの受精時および卵成熟時の成熟ホルモンによる電位変化と細胞内カルシウム変化（毛利達磨，出口竜一）

個別研究（山肩研究室） ········································································· 53
概要

海馬記憶と扁桃体記憶へのカルモジュリンキナーゼ IIα 活性の関与の違い（山肩葉子，柳川右千夫，井本敬二）

個別研究（佐竹研究室） ········································································· 54
概要

Roscovitine のシナプス前促通作用：分子的基盤の検討（佐竹伸一郎）Atp1a3+/- の病態解析：EAAT 機能の神経－グリア補償作用（佐竹伸一郎，池田啓子，川上潔）

研究連携センター ................................................................................. 56
概要

共同利用研究推進室 ············································································· 56
概要

学術研究支援室 ················································································· 57
概要

NBR 事業推進室 ················································································ 57
概要

脳機能計測・支援センター
形態情報解析室 ················································································· 59
概要ナトリウムイオン輸送性 V-ATPase の構造をゼルニケ位相差クライオ電子顕微鏡で解析（角田 潤，ソン・チホン，村田和義，飯野亮太，薬師寺 Lica Fabiana，村田武士，上野博史，高木淳一）
ウイルスキャプシドができる様子を位相差クライオ電子顕微鏡で解析
村田和義，中道優介，堤研太，宮崎直幸，東浦彰史，成田宏隆，中川敦史

多光子顕微鏡室 ················································································· 60
概要

光応答性 CaMKII 分子の開発とシナプス可塑性研究への応用（柴田明裕，江藤 圭，恩田麻紀，佐藤愛子，大場多津子，鍋倉淳一，村越秀治）
親水性を大きく改善した蛍光タンパク質の開発（村越秀治，小杉貴洋）
分子間相互作用検出のための色素蛍光タンパク質の開発（村越秀治，堀内 浩，恩田麻紀，佐藤愛子，鍋倉淳一）
分子間相互作用検出のための“無蛍光”黄色蛍光タンパク質の開発（村越秀治，柴田明裕）

生体機能情報解析室 ··············································································· 62
概要

人工知能と神経基盤の相互参照アプローチによる視覚－価値変換機構の解明（Quang Trung Pham，吉本隆明，丹羽開紀，高橋春香，内山隆太郎，定藤規弘，近添淳一）
局所脳活動からの全脳活動の解読（Balbir Singh，平山淳一郎，山本哲也，定藤規弘，近添淳一）
味覚の神経基盤（近添淳一，Daniel Lee，Nikolaus Kriegeskorte，Adam K. Anderson）
Study on the Neural Basis of Vision-to-Value Conversion using fMRI and Artificial Neural Network（Pham Quang Trung，Junichi Chikazoe, Takaaki Yoshimoto, Haruki Niwa, and Norihito Sadato）

7

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告行動・代謝分子解析センター
ウィルスベクター開発室 ··········································································· 64
概要

ウィルスベクターの提供による共同研究の推進（小林憲太）
脳機能解析に有用なウィルスベクターシステムの開発（小林憲太，佐野裕美，南部 篤）
線条体-黒質投射ニューロンによる運動調節機構の分子メカニズム解析（小林憲太，佐野裕美，黒田啓介，貝淵弘三，南部 篤）

遺伝子改変動物作製室 ············································································· 65
概要

前核注入時の Cas9 nuclease デリバリー様式がラット胚盤胞の変異モザイク発生頻度に及ぼす影響（平林真澄）

代謝生理解析室 ··················································································· 65
概要

唾液腺腺房細胞における温度感受性 TRPV4 チャネルの役割（柴崎貢志，Sandra Derouiche，富永真琴）
カンジタ感染症における不快情動を惹起する分子メカニズムの解明（丸山健太，審良静男，高山靖規，富永真琴）
タンパク質ポリイオウ鎖による心筋ミトコンドリア品質管理（赤池孝章，熊谷嘉人，西村明幸，田中智弘，西田基宏）
心筋細胞の NO 依存的心肥大抑制におけるプリン作動性 P2Y2 受容体の役割（Caroline Sunggip，Supachoke Mangmool，下田 翔，小田紗矢香，西田基宏）
ジストニア様症状を呈する遺伝子組換えマウスの生理学的解析（堀江正男，吉岡 望，竹林浩秀，佐野裕美，知見聡美，南部篤）

動物実験センター ................................................................................. 69
概

要

管理運営
研

究

教

育

社会貢献

生命創成探究センター
生命システム構築研究グループ ··································································· 73
概要

匂い認識における嗅粘液の役割の解明（佐藤幸治）
幹細胞から誘導される腸管オルガノイドのイメージング法の確立（佐藤幸治）

技術課 ............................................................................................ 75
概

要施設の運営状況①システム脳科学研究領域(1) 生体磁気計測装置（統合生理研究部門）（大河原 浩，永田 治，竹島康行）(2) 磁気共鳴装置（心理生理学研究部門）（伊藤嘉邦）

8

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告②脳機能計測･支援センター(1) 形態情報解析室（山田元，斎藤善平，池田充，加藤三津子，山田幸子）(2) 電子顕微鏡室（生理研・基生研共通施設）（山田 元，小原正裕）(3) 機器研究試作室（生理研・基生研共通施設）（佐治俊幸）③情報処理･発信センター(1) ネットワーク管理室（吉村伸明，村田安永）④岡崎共通研究施設(1) 動物実験センター（廣江 猛，窪田美津子，神谷絵美，山中

9緑）生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

分子細胞生理研究領域
神経機能素子研究部門【概要】
イオンチャネル，受容体，G 蛋白質等の膜関連蛋白は，伝子発現系における機能発現の再構成を行った。また，神経細胞の興奮性とその調節に重要な役割を果たし，脳2 電極膜電位固定法，パッチクランプ等の電気生理学的機能を支えている。本研究部門では，これらの神経機能

手法，細胞内 Ca2+イメージング・全反射照明下での FRET

素子を対象として，生物物理学的興味から「その精妙な計測・一分子イメージング・蛍光非天然アミノ酸を用い分子機能のメカニズムと動的構造機能連関についてのた膜電位固定下蛍光変化測定等の光生理学的手法，細胞研究」に取り組み，また，神経科学的興味から「各素子生物学的研究手法により，その分子機能調節と構造機能の持つ特性の脳神経系における機能的意義を知るため

連関の解析を行った。また，生理研内外の研究室との共の個体・スライスレベルでの研究」を進めている。

同研究により，遺伝子改変マウスの作成と行動解析，免

今年度，これまでに引き続き，神経機能素子の遺伝子

疫組織化学的解析，赤外分光による膜タンパク質の構造の単離，変異体やキメラ分子の作成，タンデムリピート

変化の解析等も進めている。以下に，今年度実施した研コンストラクトの高効率作成，tag の付加，非天然蛍光ア

究課題とその内容の要約を記す。

ミノ酸の導入等を進め，卵母細胞，HEK293 細胞等の遺Prrt3 遺伝子破壊ホモマウスの網羅的行動解析
山本友美，陳周

以珊，久保義弘麗，夏目里恵，崎村建司（新潟大学脳研究所細胞神経生物学分野）

服部聡子，宮川剛（藤田医科大学総合医科学研究所システム医科学研究部門）

我々は，Family C に属するオーファン代謝型受容体

新たに KO ホモマウスを得た。Flox マウス由来の KO ホ

（Prrt3）の機能の解析に取り組んでいる。機能に関するモマウスは，高い致死性を示さず，体が小さいこともな

手がかりを得るために，過去に，KOMP Repository (UCく，また近傍遺伝子の発現レベルの大きな変化も認めら

Davis) 由来の targeted ES 細胞を用いて Prrt3 遺伝子破壊れなかった。KO ホモマウスの Prrt3 タンパク質の完全欠(KO) マウスを作成した。しかし，KO ホモマウスは 1 週

失は，Western blot 法及び免疫組織化学的解析により確認

間以内に高率に死亡し，生存した場合でも明らかに体がされた。この KO ホモマウスとコントロール群の flox マ

小さかった。やむを得ず KO ヘテロマウスを用いて網羅ウスを用いて，網羅的行動解析を行った。Barnes maze テ

的行動解析を行い，空間記憶の長期保持および恐怖条件

スト中の，学習から 1 カ月後のプローブテストにおいて，付け記憶の長期保持が低下していることを観察した。しターゲットホール付近に滞在する時間に異常は見られかし，その後の DNA microarray 解析により近傍遺伝子なかったが，ターゲットホールに初めて到達するまでの，の発現レベルの大きな変化が認められたため，KO ホモ

時間，エラーの数，移動距離が，いずれも優位に高い値

マウスの高い致死性および KO ヘテロマウスの行動異常を示した。この結果から，正しい位置の記憶そのもののが，Prrt3 遺伝子の KO によるものか確定できなかった。

長期保持はできるものの，そこに至る道順の記憶の長期

そこで，Prrt3 遺伝子の Exon 2,3 を除くようデザインし保持に異常があることが推察された。

た flox マウスを作成し，Actβ-Cre マウスとの交配により，10

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

mGlu2 と 5-HT2AR の相互作用により変化するシグナル伝達の解析
立山充博，久保義弘

近年，Gq 共役型セロトニン受容体 2A (5-HT2AR)とよりこの抑制がなくなることが明らかとなった。一方，

Gi/o 共役型代謝型グルタミン酸受容体 2 型（mGlu2）がmGlu2-Gi/o 経路活性化を G タンパク質依存性カリウム複合体を形成することで，それぞれのシグナル伝達効率（GIRK）チャネルの活性化を指標に解析したところ，などが変化し，高次脳機能に影響を与えるという報告がmGlu2-GIRK チャネル活性化が 5-HT2AR の共発現によなされた。しかしながら，5-HT2AR と mGlu2 の相互作

り抑制を受けることが明らかとなった。また，この抑制用については共通の見解が得られていない。そこで，は，セロトニンの有無に依存しなかった。以上の結果は，我々はこれらの相互作用について，HEK293T 細胞発現系

5-HT2AR と mGlu2 の相互作用により各シグナル伝達様を用いて検討した。先ず，5-HT2AR-Gq シグナル経路活式が変化することを示すものである。この相互作用が性化を，セロトニン投与による PIP2 結合ドメイン付加蛍mGlu2 と 5-HT2AR に特有なものか否かを明らかとする

光タンパク質の細胞膜から細胞質への移動として解析ために，mGlu2 と他の Gq 共役型受容体との相互作用にした結果，mGlu2 との共発現により 5-HT2AR-Gq 経路のついて検討を進めている。

活性化が抑制されること，さらにグルタミン酸の投与にTwo-pore Na+ channel 3（TPC3）の持つホスホイノシチド依存的な膜電位感受性調節機構の解明
下村拓史，久保義弘
Two-pore Na+ channel (TPC) は，膜電位依存性カチオン

制御されていることを強く示唆する。また，これまでのチャネルファミリーに共通する基本単位を同一分子中変異体実験によりドメイン I の複数の正の荷電残基群がに 2 つ有するという，特徴的な分子構造を持っている。

PI(3,4)P2 結合領域を構成することを示唆する結果を得て

この 2 つのドメイン（I，II）のうちドメイン I はホスホ

いたが，これ以外にもドメイン I の Tyr293 および Arg297

イノシチド（PI）感受性に，ドメイン II は電位感受性にと，ドメイン II の Glu665 からなる相互作用も induction

重要であるとされている。TPC ファミリーの中でも TPC3に重要であることを明らかにした。この相互作用は，は，ツメガエル卵母細胞を用いた測定系において，長時PI(3,4)P2 結合領域自体というよりも，ドメイン I への間の脱分極刺激に依存して電流量が緩慢に増大する

PI(3,4)P2 結合によって引き起こされる構造変化を，ドメ

induction という特性を持つ。我々は，この特性が TPC3

イン II とリンクする役割を持つと想定される。すなわち，の電位依存性の変化に起因することを明らかにした。ツドメイン I への PI(3,4)P2 結合は，Tyr293，Arg297，Glu665

メガエル卵母細胞は，長期脱分極刺激によって PI の 1 種からなるドメイン間相互作用によってドメイン II に影響である PI(3,4)P2 濃度を増加させるシステムを内在する。

を与え，ドメイン II の主たる役割である電位依存性を調PI(3,4)P2 特異的な蛍光センサーである F-TAPP を用いて，節すると考えられる。本研究の結果に基づき，induction

蛍光強度変化と TPC3 電流の増減を比較したところ明確の実体である PI(3,4)P2 依存的な電位感受性調節メカニズな相関が見られた。この結果は，PI(3,4)P2 により TPC3 がムについての分子モデルを提唱した。

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

非鎮静性抗ヒスタミン薬による GIRK チャネルの活性阻害機構の解明
陳

以珊 (I-Shan Chen)，劉 暢 (Chang Liu)，立山充博，久保義弘

Izhar Karbat, Eitan Reuveny（Department of Biomolecular Sciences, Weizmann Institute of Science）
上杉志成（京都大学化学研究所ケミカルバイオロジー・京都大学 iCeMS）
G タンパク質依存性カリウム（GIRK）チャネルは神経生理学的解析により TER 作用部位の同定を試みた結果，興奮性・心拍・膵島ホルモン分泌の調節において重要な

GIRK1 のポア領域の Pore helix の中央部，イオン選択性分子である。我々はこれまでに，GIRK チャネルの活性フィルターの背後に位置する Phe137 がこの薬による活に影響する複数の小分子を見出した。その中のひとつは，性阻害作用に重要であることが明らかとなった。さらに，

非鎮静性抗ヒスタミン薬 Terfenadine (TER) である。TER

GIRK1 の Phe137 に対応する GIRK2 の Ser148 の変異体

は hERG チャネルの活性を阻害し，不整脈を誘発する可を用いた解析を行った結果，この位置のアミノ酸残基の能性があることが報告されているが，TER による GIRK

側鎖の大きさが阻害作用の効果を決めることを突き止チャネルの影響に関する報告は未だない。本研究では，めた。また，GIRK1 の Phe137 は，イオン選択性や膜電電気生理実験及び分子ドッキング法を用いて，非鎮静性位依存的活性化にも寄与すること，TER の結合と PIP2 の抗ヒスタミン薬による GIRK チャネル活性の変化とその結合には競合が見られることが明らかになった。本研究

制御作用の鍵を握る部域の解析を行った。その結果，TERの結果から，TER による GIRK チャネルの新規活性阻害を含む複数の非鎮静性抗ヒスタミン薬が GIRK チャネル機構の鍵を握る部域は，Pore helix 上に位置する Phe137（特に GIRK1）の電流を阻害することが明らかとなった。

であることが示唆された。

ドッキングシミュレーション及び変異体を用いた電気

ATP 受容体チャネル P2X2 の膜電位と ATP に依存する構造変化の光学的手法による検出
Rizki Tsari Andriani，久保義弘
ATP 受容体チャネル P2X2 は，典型的な膜電位セン

Ala337Anap，Ile341Anap の示した膜電位変化に伴う蛍サードメインが存在しないにも関わらず，膜電位依存的

光強度の変化は迅速で，かつ，リニアな膜電位依存性をゲーティングを示す。本研究では，膜電位と ATP に依存示した。この変化は，P2X2 タンパク質の膜電位依存的構

する動的構造変化を蛍光強度の変化として捉えること

造変化というより，Ala337 近傍に局所的に強い電場が集を目指した。蛍光非天然蛍光アミノ酸 (Anap) を P2X2 中中していて，その膜電位そのものに従う蛍光強度変化，に取り込ませる手法を用いることにより，特異的に，高すなわち Anap の electrochromic effect による蛍光変化が効率に，かつ膜貫通部位や細胞内領域等も含め P2X2 中観察されたものと推察された。

の 96 カ所に，一つに一つずつ蛍光ラベルを導入し，網羅

構造解析の結果から，第 1 膜貫通部位の Phe44 が，ATP的解析を行った。多くの箇所で ATP 依存性の蛍光強度の投与に伴って，Ala337 近傍に swing in することが明らか変化が観察されたが，膜電位依存性の蛍光強度の変化はになっている。Ala337 および Phe44 を種々のアミノ酸残第 2 膜貫通部位に位置する Ala337 もしくは Ile341 に基に置き換えた変異体の解析結果から，両者の相互作用

Anap を導入した変異体のみで観察された。さらに，そのが活性化構造の安定化に重要であることが示された。以変化は，small molecule kinase (SIK) の inhibitor である HG-

上の結果から，ATP 存在下での，強い局所電場内に位置

9-91-01 の事前投与によりメラニン色素を増加させ，卵母する Ala337 と Phe44 の相互作用が，膜電位依存的ゲー細胞の背景蛍光の減弱させることにより，より顕著に観ティングの分子基盤である可能性が示唆された。

察された。

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

Voltage Clamp Fluorometry 法を用いた Two-pore Na+ channel 3（TPC3）の膜電位依存性制御機構の解析
平澤輝一，下村拓史，久保義弘

膜電位依存性カチオンチャネルは 4 番目の膜貫通ヘ

各 S4 の構造変化に由来する蛍光変化を同時に捉え，

リックス （S4） に複数の正の荷電残基を有しており，

TPC3 の活性化における各 S4 のダイナミクスを解明する

これにより膜電位変化に応じた S4 の構造変化が可能にことを試みた。まず 2 番目の S4 の細胞外側に位置するなる。Two-pore Na+ channel (TPC)

はサブユニット内に 2S506 や Q507 を Cys へと変異させて Cys 修飾性の蛍光試

つの異なる S4 を持つ。本研究では，この 2 つの S4 のそ

薬によりラベルし，VCF を行った。その結果，膜電位変れぞれが膜電位感知の際にどのようなダイナミクスを化に依存した蛍光強度変化，つまり 2 番目の S4 の構造示すのかを明らかにし，各 S4 の電位感知における役割

変化を検出することに成功した。また同様の領域に非天を解明することを目的とした。対象として TPC ファミ

然蛍光アミノ酸を導入して VCF を行った場合でも，構リー3（TPC3）を用い，ツメガエル卵母細胞を発現系と造変化が検出された。現在，より強い蛍光強度変化を再した Voltage Clamp Fluorometry 法 (VCF) による実験を現よく検出するため，測定条件の最適化を進めるととも行った。VCF では 2 つの S4 の一方のみを蛍光ラベルしに，1 番目の S4 に関する実験も行っている。

た TPC3 を解析した。これにより TPC3 電流と，TPC3 の多機能タンパク質 Sigma-1 受容体の，イオンチャネルに対する作用の解析
劉暢（Chang Liu），陳以珊（I-Shan Cheng），久保義弘

Sigma1 受容体 (Sigma-1R) は，主として Endoplasmic

が，網羅的解析は行われていない。本研究では，アフリReticulum 膜 (ERM) のミトコンドリアと向き合った部

カツメガエル卵母細胞を発現系として用いて，様々なイ

域 (MAM) に局在し，ERM 上の IP3 受容体と共働して，オンチャネルに対する Sigma-1R の共発現の作用を解析

ミトコンドリアと ER の間隙部位等の Ca2+動態に寄与す

し，またその相互作用の構造基盤を明らかにすることをること，リガンドの結合により MAM から移動し，ERM目的とする。

上の STIM1 および形質膜 (PM) 上の Orai1 と共働してhERG チャネル以外の膜電位依存性 K+チャネルについて，

ER への Ca2+の取り込みを調節すること等が知られていSigma-1R の共発現の作用を電気生理学的に解析したとる多機能タンパク質である。そのトポロジーについて，

ころ，Kv1.2 と Kv2.1 で顕著な電流抑制作用が見られた

N 末端，C 末端ともに ER 内側に位置する 2 回膜貫通型のに対し Kv1.3 では抑制作用は見られなかった。G タン構造を有すると想定されていたが，その後，N 末端が ER

パク質結合型 K+チャネルについては，GIRK1/2 ヘテロ多内側に位置する 1 回膜貫通型で，大部分を占める C 末端

量体，GIRK1/4 ヘテロ多量体で顕著な抑制作用が見られは ER 外側に位置することを示唆する構造データが示さたのに対し，GIRK2 ホモ多量体，GIRK4 ホモ多量体では，れ，未だ決着を見ていない。また，Sigma-1R は，PM 上抑制作用は見られなかった。細胞内局在の変化による可の NMDA 受容体チャネルや hERG K+チャネル等のトラ

能性と機能修飾による可能性が想定されるので，両方をフィッキングや機能を修飾することが報告されている

視野に解析を進めている。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

SLC26A7 のコードする膜タンパク質およびその変異体の機能解析
石井

順，有益

優，菅間

博（杏林大学医学部病理学）

鈴木敦詞，田中達之，青山幸平，齋藤伸治（名古屋市立大学大学院医学研究科新生児・小児医学分野）
矢澤卓也（獨協医科大学病理学）
木村徹（杏林大学医学部薬理学）

水野晴夫（国際医療福祉大学医学部小児医学）
立山充博，陳以珊，久保義弘

名古屋市立大学大学院医学研究科新生児・小児医学分定された。そこで，我々は，HEK293T 細胞を用い野生型野の研究により，甲状腺腫を伴う先天性甲状腺機能低下

および変異体 SLC26A7 の遺伝子導入を行い，電気生理症の患者の SLC26A7 遺伝子に変異があることが明らか学的手法および光生理学的手法により機能解析を行っとなった。SLC26A7 遺伝子のコードするタンパク質の機た。その結果，野生型 SLC26A7 は塩素及びヨウ素を輸送能は不明であったが，陰イオントランスポーターである

するトランスポーターとして機能する膜タンパク質のSLC26A4（Pendrin）と同じグループに属することや，陰遺伝子であり，その変異体はこの機能を消失させることイオンであるヨウ素が甲状腺ホルモンの合成に必要不が明らかとなった。この結果は，SLC26A7 遺伝子異常が可欠な元素であることから，SLC26A7 遺伝子のコードす

先天性甲状腺機能低下症を招く機構の一因であること

るタンパク質がヨウ素イオンの輸送に関わることが想を示すものである。

生体膜研究部門【概要】
本研究部門では，脳高次機能の基本機能単位であるシ

独自に見出してきた。そして，パルミトイル化酵素ライ

ナプス伝達を制御する分子機構，さらには脳病態におけ

ブラリースクリーニング法やパルミトイル化修飾の定るその破綻機構について研究を行っている。具体的には，量的解析法などの新しい実験手法を開発し，超解像イ

脳の速い興奮性シナプス伝達の大部分を司る AMPA 型

メージング，マウス遺伝学，電気生理学などを組み合わグルタミン酸受容体（AMPA 受容体）の制御機構に着目せて，これら AMPA 受容体制御分子の生理機能と病態機している。我々はこれまでに，特異性と定量性を重視し構を先導的に明らかにしてきた。現在，これら AMPA 受た生化学的手法に基づいて，AMPA 受容体制御分子とし容体制御分子がどのようにしてシナプス形成，成熟，可て，てんかん関連リガンド-受容体である LGI1-ADAM22

塑性を制御しているのか，さらにはマウス・ヒトの記憶，複合体を見出した。また，AMPA 受容体のシナプスにお学習，認知機能を制御するのかを明らかにすることを目ける足場蛋白質 PSD-95 のパルミトイル化脂質修飾酵素

指し，研究を展開している。

ZDHHC 蛋白質，脱パルミトイル化修飾酵素 ABHD17 を

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

LGI1-ADAM22 複合体の分子構造基盤の解明
宮崎裕理，横井紀彦，深田優子，深田正紀
山形敦史，深井周也（東京大学定量生命科学研究所）
三寳誠，後藤哲平，平林真澄（遺伝子改変動物作製室）

我々はこれまでに神経分泌蛋白質 LGI1 が膜蛋白質

異（Arg474Gln）はヒトでてんかんを発症する。我々は平ADAM22 を介して PSD-95 と結合し，AMPA 受容体機能

林博士のグループとの共同研究により，この LGI1 変異を制御することを見出してきた。また，LGI1 変異によるを有するてんかんモデルマウスを作製した。そして，こ分泌不全や ADAM22 との結合不全が，てんかん発症のの変異マウス脳内で実際に LGI1–LGI1 間の結合がこの分子病態機構であることを報告してきた。しかし，LGI1–

破綻し，ADAM23-LGI1-LGI1-ADAM22 の 4 量体形成がADAM22 複合体の構造基盤は明らかではなかった。今回，損なわれていることを見出した。今回の結果から LGI1 が東京大学の深井周也博士らのグループとの共同研究に

ホモ 2 量体を形成することが脳機能に必須であること，

より，LGI1–ADAM22 複合体の立体構造を X 線結晶構造

そして，LGI1 がシナプス前部/後部にそれぞれ存在する

解析，低温電子顕微鏡，X 線小角散乱や多角度光散乱を

ADAM22 ファミリー蛋白質を橋渡しする可能性が強く組み合わせて明らかにした。その結果，LGI1–ADAM22示唆された。2018 年度は，以上の成果を論文として発表

複合体が LGI1–LGI1 間の相互作用を介して，ヘテロ 4 量した。（Yamagata A*, Miyazaki Y*, Yokoi N, et al, Nat.

体として存在することを見出した。興味深いことに，こCommun. 2018,1546）の LGI1–LGI1 間の相互作用を担っているアミノ酸の変

ADAM22 の蛋白質量の生理的意義の解明
横井紀彦，深田優子，深田正紀
三寳

誠，後藤哲平，平林真澄（遺伝子改変動物作製室）

てんかんは神経細胞間のシナプス伝達の異常な興奮

体のノックイン（KI）マウスを平林博士のグループとのによって誘引されると考えられているが，その異常な興共同研究により作製したところ，この KI マウス脳内で奮が何を原因とするかは未だに不明である。我々はこれ

ADAM22 の蛋白質量が減少していることを見出した。そまでに，神経分泌蛋白質 LGI1 の欠損や変異によって，

こで，このリン酸化欠損による ADAM22 の減少がマウ

膜蛋白質 ADAM22 と結合する LGI1 の量が減少すると，スに与える影響を検討した。2018 年度はこのリン酸化欠てんかんが引き起こされることを報告してきた。一方，損による ADAM22 の減少が神経細胞のどこで起きるか

ADAM22 の減少とてんかんとの関係は明らかでなかっを免疫化学的手法を用いて調べた。また，この ADAM22た。最近，我々はマウス脳内での ADAM22 の主要なリンの減少とマウスの生存の関連から，生存に必要な酸化サイトを同定した。そして，このリン酸化欠損変異

ADAM22 の蛋白質量を見出した。

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

ADAM22-PSD95 結合の生理的意義の解明
平野瑶子，稲橋宏樹，深田正紀，深田優子
三寳

誠，後藤哲平，平林真澄（遺伝子改変動物作製室）

これまでに，我々はカリフォルニア大学サンフランシ

Fukata Y et al, PNAS 2015）。そこで，ADAM22 と PSD-

スコ校の Nicoll 博士との共同研究にて，ADAM22 コン

95 の結合がマウスの脳機能の発現において，必須である

ディショナルノックアウトマウスを用いた分子置換，及か否かを調べる。2018 年度は，ADAM22 と PSD-95 の結び，その海馬スライスを用いた電気生理学的解析により，合が阻害されるような ADAM22 変異マウスを平林博士

ADAM22 と足場蛋白質 PSD-95 の結合が AMPA 受容体のグループとの共同研究により作製し，その表現型を生の機能発現に必須であることを明らかにした（Lovero K,

化学的手法や組織化学的手法を駆使して検討している。

PSD-95 の脱パルミトイル化酵素 ABHD17 の性状解析
平田哲也，稲橋宏樹，深田優子，深田正紀
三寳

誠，後藤哲平，平林真澄（遺伝子改変動物作製室）

足場蛋白質 PSD-95 は，興奮性シナプスのシナプス後る。最近，我々は PSD-95 脱パルミトイル化酵素として

肥厚部（post synaptic density, PSD）に濃縮し，AMPA 受

α/β-hydrolase domain-containing protein（ABHD）17A，17B，

容体や NMDA 受容体，Neuroligin など，様々なシナプス

17C を同定した（Yokoi N*, Fukata Y* et al, J Neurosci 2016）。

膜タンパク質を裏打ちすることにより，シナプス伝達や

しかし，ABHD17 酵素の基質特異性，活性制御機構，細シナプス形成の中核的な役割を果たす。PSD-95 が PSD

胞内局在，生理機能については未だ不明である。そこで，に局在，濃縮するためには，パルミトイル化脂質修飾が2018 年度は ABHD17 にタグを挿入したノックインマウ

必要不可欠である。パルミトイル化修飾はリン酸化修飾

スを平林博士のグループとの共同研究により作製し，こと同様に，可逆反応であり外界刺激に依存して制御されのマウスを用いて ABHD17 の性状解析を進めた。

ネコで辺縁系脳炎を引き起こす自己抗体の抗原の同定
長谷川大輔（日本獣医生命科学大学獣医学科）
横井紀彦，深田優子，深田正紀

自己免疫性神経疾患は，なんらかの原因で自身の神経2013）。今回，日本獣医生命科学大学の長谷川博士のグ細胞が有する蛋白質に対する自己抗体が生じ，神経細胞

ループによって，てんかん発作重責状態を伴うネコが調の機能が障害されて発症する。辺縁系脳炎では亜急性にべられた結果，辺縁系脳炎の可能性が考えられた。我々

近時記憶障害や痙攣，見当識障害をきたす。我々の研究はそのネコ血清中に含まれる自己抗体の抗原を免疫沈室では以前に，てんかん関連蛋白質である LGI1 に対す降法によって精製し，質量分析解析によって調べた。そる自己抗体価と辺縁系脳炎発症との間に極めて高い相の結果，DCC がそのネコが有する自己抗体の抗原の一つ

関があることを見出している。同時に，抗 DCC（Deletedと同定され，このネコのてんかん発作が抗 DCC 抗体を

in colorectal cancer）抗体も自己免疫性神経疾患の発症に原因とする可能性が示された。（Hasegawa D et al. J. Vet.

関連があることを見出していた（Ohkawa et al, J Neurosci

Intern. Med. 2019, 33, 1440-1445）

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

抗 mGluR1 抗体陽性小脳性運動失調症の症例報告
吉倉延亮，木村暁夫（岐阜大学大学院医学研究科）
横井紀彦，深田優子，深田正紀

抗 mGluR1 抗体陽性小脳性運動失調症は，代謝型グル抗体を検出する手法を確立した。この手法を用いて，木

タミン酸受容体 1 型に対する自己抗体が関連する自己免村博士らは新たに抗 mGluR1 抗体陽性小脳性運動失調症

疫性小脳失調症である。既報告例は 20 以下であり，きわの 2 症例を見出し，その患者の長期経過観察に関する症

めてまれな疾患と考えられている。我々は木村暁夫博士

例報告を行った。
（Yoshikura N et al. J. Neuroimmunol. 2018,との共同研究で，培養細胞を用いて，血清中の抗 mGluR1

319, 63-67）

神経発達・再生機構研究部門【概要】
近年の研究で，生後の脳においても神経幹細胞が存在

教授と共同），再生ニューロンの電気生理学的特性の解

し，恒常的に新生ニューロンやグリア細胞が産生されて析（南部篤教授，川口泰雄教授と共同）を実施している。

いることが明らかになった。この神経新生機構は，生理さらに，ゼブラフィッシュやコモンマーモセットなど他的条件下では，脳の発達や恒常性の維持に関与する。一のモデル動物におけるニューロン新生を比較し，その制方，脳外傷や脳梗塞などにより脳が損傷を受けると，こ御機構の共通性，多様性を解析している。本研究部門でのメカニズムが活性化して，傷害で失われたニューロン

は，上記の研究を通じて，生後脳におけるニューロンやの一部を再生させる。本研究部門では，生後脳におけるグリア細胞の新生メカニズムとその意義を解明し，様々

新生ニューロンやグリア細胞の産生・移動・成熟メカニな中枢神経系疾患に対する新たな治療法の開発に貢献

ズムについて研究を進めている 1,2。また，得られた知見することを目指している。

を応用することで，脳傷害後のニューロン・グリア細胞

1. Fujikake et al., J Neurosci (2018) 38: 4598-4609の再生および脳機能の回復を賦活化する操作技術の開2. Sawada et al., EMBO J (2018) 37: e97404

発 3,4,5 も進めている。これらの研究において，生理学研

3. Fujioka et al., EBioMedicine (2017) 16: 195-203

究所の他の研究部門の協力を得て，二光子顕微鏡を用い

4. Jinnou et al., Cell Stem Cell (2018) 22: 128-137

たニューロン再生の生体イメージング（鍋倉淳一教授と5. Kaneko et al., Science Adv (2018) 4: eaav0618

共同）や連続ブロック表面走査型電子顕微鏡を用いた新生ニューロンの微細形態解析（古瀬幹夫教授，大野伸彦

成体脳内における新生ニューロンの高速移動を制御する超微細構造の解析
松本真実，澤田雅人，金子奈穂子，澤本和延

成体脳の脳室下帯で産生された新生ニューロンは，お動するための重要な移動様式であると考えられる。さら互いに接着して鎖状の細胞塊を形成し，目的地に向かっに，新生ニューロンは目的地に到着すると適切な場所でて高速で移動する。この移動形態は，傷害脳における新移動を停止して分化を開始する。しかし，新生ニューロ

生ニューロンの傷害部位への移動過程でも観察されるンの接着様式や移動停止を制御するメカニズムは不明

ことから，新生ニューロンの鎖状移動は，成体脳内を移

である。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／分子細胞生理研究領域

本研究では，細胞構造研究部門との計画共同研究によ胞との接着や足場細胞の形態の制御が，成体脳におけるり，連続ブロック表面走査型電子顕微鏡を用いて，脳梗

効率の良い細胞移動において重要であることが示唆さ

塞後に傷害部へ移動する新生ニューロンと傷害で活性れた。

化したアストロサイトの接着面の微細形態を 3 次元的に

5. Kaneko et al., Science Adv (2018) 4: eaav0618

解析した 5。得られた結果から，新生ニューロンと足場細多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのターンオーバーを制御する微小環境の可視化解析
荻野崇, 澤田雅人，澤本和延

成体嗅球では，脳室下帯で産生された新生ニューロンある。本研究ではニューロン再生における血管及びミクが付加される一方，古い嗅球ニューロンは細胞死によりログリアの役割に着目し，多光子顕微鏡を用いて，血流除去されており，ニューロンがターンオーバーによって及びミクログリアの動態及びニューロンの移動・再生の

常に入れ替わることで神経回路及び嗅覚機能を維持し関係を解析した。また，ミクログリアがニューロン再生ている。我々はこれまでに，生体恒常性発達研究部門とに果たす役割を解析した。さらに，生体における局所脳の計画共同研究により，多光子顕微鏡を用いた嗅球血流を調節する実験系を構築している。得られた知見は，

ニューロンの長期生体イメージング法を確立し，嗅覚入嗅球ニューロンの再生過程が血流及びミクログリアに力によるニューロン再生の時空間的制御機構の存在をよって調節される可能性を示唆している。

見出した。しかし，その詳細な制御メカニズムは不明で

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／生体機能調節研究領域

生体機能調節研究領域
細胞構造研究部門【概要】
体の様々な器官を構成する上皮は，二つの空間を隔て定した細胞間結合の構成分子の機能解析を足がかりに，つつ選択的な物質輸送を行うことにより各器官の液性

分子細胞生物学，電子顕微鏡形態学と生理学的手法を組

環境の恒常性を維持している。細胞構造研究部門では，

み合わせて研究を行っている。2018 年は前年に引き続き，

この上皮の本質的な役割に寄与する上皮のバリア機能

ゲノム編集を利用した関連分子の培養細胞における機と透過性制御のしくみを理解するために，細胞間隙にお能欠失実験により，従来の RNA 干渉ではわからなかっける物質透過を制御する細胞間結合の分子構築と機能た新しい知見が得られつつある。また，トリセルラータの解明を進めている。研究の対象はタイトジャンクショ

イトジャンクションに関する研究において，生理研で研ン（密着結合），３つの上皮細胞の角が接する部分に形究室を開始してから初めて遺伝子改変マウスの作出を成されるトリセルラータイトジャンクション，腸管上皮開始した。10 月より総研大 5 年一貫制博士課程大学院生のバリア機能を研究するモデルとなるためのショウとして Thanh Phuong Nguyen が研究室に加わった。

ジョウバエのセプテートジャンクションである。自ら同タイトジャンクションの構造と機能の分子機構
大谷哲久，古瀬幹夫

タイトジャンクション（TJ）の構造と機能にはクロー

質などの低分子に対するバリアが破綻していた。しかし，

ディンファミリー分子群が中心的な役割を果たすと考クローディン欠損細胞においては隣接する細胞同士のえられているが，クローディン以外の分子群がどのよう細胞膜は近接し，タンパク質などの高分子に対するバリに寄与しているかはまだ十分に理解されていない。私た

アは残存していた。これらの結果は，クローディンは TJ

ちは培養上皮細胞として広く用いられている MDCK 細のストランド構造の形成と低分子に対するバリア機能

胞においてゲノム編集を用いてクローディン分子群をには必須であるが，細胞膜同士の近接および高分子に対欠損する細胞株を樹立した。その結果，クローディン欠するバリア機能にはクローディン以外の分子も寄与す

損細胞においては TJ のストランド構造が消失し，電解ることを強く示唆しており，その実体の解明に着手した。

ショウジョウバエ腸管の恒常性における上皮バリア機能の役割
泉

裕士，古瀬幹夫

腸管上皮のバリア機能は個体の生存に必須であるが，ション(sSJ)の構成分子群を同定し，これらの欠損が幼虫

その機能低下が腸管恒常性にもたらす影響については及び成虫において腸管上皮のバリア機能の破綻と致死依然として不明な点が多い。我々はこれまでに，ショウを引き起こすこと，sSJ 構成分子が欠損した成虫では腸ジョウバエの腸管上皮において細胞間隙の漏れを制限

管上皮細胞の異常な蓄積による管腔の閉塞が起こるこする細胞間結合であるスムースセプテートジャンクとを明らかにした。2018 年は，腸管上皮細胞の異常な蓄19

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／生体機能調節研究領域

積には，哺乳類の炎症性サイトカイン IL-6 に相当する

おいて，上皮バリア機能によるサイトカインの適切な発ショウジョウバエ Unpaired が関与していることを明ら

現制御が，腸管上皮の構築と機能の恒常性に重要であるかにした。この結果は，ショウジョウバエ成虫の腸管にことを示唆する。

トリセルラータイトジャンクション形成の分子機構
菅原太一，永田治，古瀬幹夫

3 つの上皮細胞の角が接する領域(3 細胞結合部位: TC)て tTJ の構造を電子顕微鏡レベルで観察・評価した。対には，トリセルラータイトジャンクション(tTJ)と呼ばれ照の正常上皮細胞の TC では tTJ と判断できる 3 細胞間る細胞間結合が存在し，TC における物質透過を制限すの膜密着構造が観察された。ところが，アンギュリン-1

ることにより上皮のバリア機能に寄与する。tTJ の形成

ノックアウト細胞ではその密着構造がみられず，3 細胞機構を理解するために，私たちは tTJ の構成膜タンパク

間に明らかな隙間が観察され，上皮バリア機能が低下し質であるアンギュリン-1 をゲノム編集によりノックアウていた。以上より，アンギュリン-1 は TC における 3 細トした上皮培養細胞を樹立し，その表現型を解析してき胞間の膜密着構造形成に必須の役割を果たすことがはた。2018 年は，tTJ 上皮シートに水平な超薄切片においじめて明らかになった。

トリセルラータイトジャンクション構成分子の集積機構
菅原太一，深田優子，小田裕香子（京都大学），深田正紀，古瀬幹夫

トリセルラータイトジャンクション(tTJ)が 3 細胞結合つ。APEGS 法によって調べた結果，アンギュリン-１の部位（TC）に特異的に形成されるメカニズムを解明する

これらシステインはパルミトイル化による脂質修飾をために，tTJ を構成する膜タンパク質であるアンギュリ

高度に受けていた。さらに，これらのシステインを 3 つ

ン 1 の TC への集積機構を培養上皮細胞で解析した。ア

だけセリンに置換したアンギュリン-１変異体は TC に局

ンギュリンファミリーはアンギュリン-1, -2, -3 の 3 つの在化できなかった。以上より，パルミトイル化による高サブタイプから成るが，いずれも細胞膜および細胞膜直度な脂質修飾がアンギュリン１の TC への局在を制御す

下の細胞質領域に合わせて 13 個のシステイン残基をもることが示唆された。

細胞生理研究部門【概要】
細胞は，それを取り巻く環境の大きな変化の中で，そナミックに感受性や発現等を変化させてセンシング機の環境情報を他のシグナルに変換し，細胞質・核や周囲構の変化からよりよい生存応答を導く機能を有していの細胞に伝達することによって環境変化にダイナミッ

る。これらのセンサー蛋白質は種々の化学的・物理的情クに対応しながら生存応答を行っている。細胞が存在す

報を受容し，センサー間の相互作用を行い，多くは最終る臓器・組織によって細胞が受け取る環境情報は異なり，的に核への情報統合を行う。そして，それは細胞の，組

従って細胞が持っている環境情報を受信する機能も異織の，さらには個体の環境適応をもたらす。したがって，なる。それらセンサー蛋白質は環境の変化に応じてダイ

これらの細胞環境情報センサーの分子システム連関を20

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／生体機能調節研究領域

解明していくことは，個体適応の理解のための基本単位ている。また，センサーは進化の過程で環境変化に応じである「細胞の生存応答」を解明するうえで極めて重要てその機能や発現を変化させて適応してきたと考えらである。この細胞外環境情報を感知するイオンチャネル

れ，センサー蛋白質の進化解析によっていかに生物が環型のセンサー蛋白質の構造機能解析，活性化制御機構の境変化に適応してきたかも解析している。個体レベルで解析を通して細胞感覚の分子メカニズムの解明を目指の研究対象として，主にマウス・ラット・カエル・ショ

している。特に，侵害刺激，温度刺激，機械刺激の受容ウジョウバエを用いている。

機構について TRP チャネルに焦点をあてて解析を進め

ヒアリ TRPA チャネルの遺伝子クローニングと機能解析
Tianbang Li，富永真琴
ヒアリ TRPA チャネル遺伝子をクローニングして，Ca-

アリ TRPA が個体レベルでも温度を感知して高温忌避行

imaging 法を用いて機能解析を行った 1)。ヒアリ TRPA は動をもたらすものと考えられた。Ca-imaging 法による解

ヒアリのアンテナ，脚に強く発現していた。機能解析で析で，cinnamaldehyde, β-citronellao, β-caryophyllene にヒアは，冷刺激では活性化せず，高温刺激で活性化し，以前

リ TRP 活性化能があることがわかり，行動実験でもヒアに報告したミツバチ TRPA と同様に熱センサーとして機リがこれらの化合物を忌避することが確認された。これ能することが明らかとなった。温度グレーディエントのらの化合物はミツバチ TRPA を活性化しないことから，ある床上での温度嗜好性を見る実験を行った。15 度から生息環境が異なることで異なる刺激で活性化するよう

35 度の温度グレーディエントでキイロショウジョウバに進化したと考えられる。新たなヒアリ忌避剤の開発に

エは 25-28 度を好み，30 度以上の場所には滞在しない。

つ な が る も の と 期 待 さ れ る 。 （ 中 国 Xi’an Jiaotong-

TRPA1 を欠失したキイロショウジョウバエはより高い

Liverpool 大学 門脇博士との共同研究）

温度に滞在するようになり，TRPA1 をレスキューすると

1) Wang X, Li T, Kashio M, Xu Y, Tominaga M, Kadowaki T.

野生型と同じような温度嗜好性を示すようになる。

HsTRPA of the red imported fire ant, Solenopsis invicta

TRPA1 を欠失したキイロショウジョウバエにヒアリ

HsTRPA functions as a nocisensor and uncovers the

TRPA を発現させると，野生型キイロショウジョウバエ

evolutionary plasticity of HsTRPA channels. eNeuro 5:と同じような温度嗜好性を示すようになることから，ヒe0327, 2018.

TRPV4, アノクタミン１機能連関と唾液・涙分泌
Sandra Derouiche，高山靖規，富永真琴
TRPV4 と Ca2+活性化 Cl-チャネルのアノクタミン１がら水流出が起こったものと考えられた。電気生理学的に機能連関してマウス脳脈絡叢上皮細胞からの脳脊髄液

も TRPV4 を介した陽イオン電流とそれに引き続く Cl-電分泌に関与することを以前に報告しているが，同様のメ流の２相性の電流応答が確認できた。TRPV4 は IP3 type2

カニズムがマウス唾液腺腺房細胞・涙腺腺房細胞からのとの複合体を形成することがわかり，ER 膜と形質膜が唾液・涙分泌にも関わることを明らかにした 2)。マウス

近接して，TRPV4, アノクタミン１, 水チャネル, IP3

唾液腺および涙腺で TRPV4 とアノクタミン１が複合体

type2 の大きな複合体を形成することが明らかとなった。

を形成することを生化学的に確認した。唾液腺腺房細胞

野生型マウス唾液腺からのカルバコールによる唾液分

は TRPV4 刺激薬で容積減少を起こした。TRPV4 を介し

泌は TRPV4 阻害剤で抑制され，TRPV4 欠損唾液腺からて流入した Ca2+がアノクタミン１を活性化し，Cl-流出かの唾液分泌は有意に少なかった。行動観察で，TRPV4 欠

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研究活動報告／生体機能調節研究領域

損マウスは野生型マウスと比較して有意に高頻度の飲て，TRPV4 とアノクタミン１の機能連関は唾液分泌・波水行動が観察された。マウス唾液腺からカルバコールに団分泌に強く関わっていると結論された。

よる唾液分泌は温度依存的に増大した。マウス涙腺から

2) Derouiche S, Takayama Y, Murakami M, Tominaga M.

の涙分泌もアノクタミン１阻害剤で有意に抑制され，

TRPV4 heats ups ANO1-dependent exocrine gland fluid

TRPV4 欠損マウスでは涙分泌が有意に少なかった。よっsecretion. FASEB J. 32: 1841-1854, 2018.

Myotube 形成と piezo1 チャネル
高山靖規，富永真琴

筋芽細胞の融合と合包体の伸張は筋管形成に必須で体の伸張過程を制御しているものと結論した 3)。筋芽細あるが，その分子メカニズムは明らかになっていない。

胞膜でのフォスファチジルセリンの flip-flop が piezo1 活

筋管形成では形質膜（脂質二重膜）の内側のフォスファ

性化の分子スイッチとして機能して筋管形成をコント

チジルセリンが一過的に外側に動いて筋芽細胞の融合

ロールしていると考えられる。
（京都大学 梅田博士とのを促進する。Piezo1 を発現しない筋芽細胞は正常な融合

共同研究）と合包体の伸張を起こさなかった。また，Piezo1 を発現

3) Tsuchiya M, Hara Y, Okuda M, Itoh K, Nishioka R, Shiomi

させた HEK293 細胞での機械刺激で活性化された電流がA, Nagao K, Mori M, Mori Y, Ikenouchi J, Suzuki R,

細胞外から投与したフォスファチジルセリンによってTanaka M, Ohwada T, Aoki J, Kanagawa M, Toda T, Nagata

減弱した。さらに，ATP11A と CDC50A の膜リン脂質

Y, Matsuda R, Takayama Y, Tominaga M, Umeda M. Cellflippase に よ る フ ォ ス フ ァ チ ジ ル セ リ ン の 内 側 へ のsurface flip-flop of phosphatidylserine is critical fortranslocation に piezo1 活性化が必要なことが判明した。

PIEZO1-mediated myotube formation. Nat. Commun. 9:

Piezo1 活性化によって流入した Ca2+が RhoA/ROCK を活2049, 2018.

性化して actomyosin の重合を促進して極性をもった合包TRPV6 変異とヒト新生児一過性副甲状腺機能亢進症
鈴木喜郎，富永真琴

新生児一過性副甲状腺機能亢進症の発症要因が複雑する TRPV6 の変異で起こる常染色体劣性遺伝疾患であだが，一つに母親からの胎児への胎盤を介した Ca2+輸送ると推定された。（日本及びアメリカの複数の大学およ不全が挙げられている。多くは生後数ヶ月で正常になる。

び病院との共同研究）

Ca2+選択性チャネルとして機能する

TRPV64) Suzuki Y, Chitayat D, Sawada H, Deardorff MA, McLaughlin

変異が 6 症例（日本を含む数カ国の患児）に関わること

HM, Begtrup A, Millar K, Harrington J, Chong K, Roifmanを発見した 4)。その変異は TRPV6 の様々なドメインで見M, Grand K, Tominaga M, Takada F, Shuster S, Obara M,

いだされた。TRPV6 の形質膜発現に影響を与える例が複Mutoh H, Kushima R, Nishimura G. TRPV6 variants interfere

数あり，ヒト TRPV6 に発見された変異を導入した細胞with maternal-fetal calcium transport through the placenta andでのパッチクランプ法による TRPV6 電流解析では，著

cause transient neonatal hyperparathyroidism. Am. J. Hum.

しい電流の減少が観察された。よって，新生児一過性副Gent. 102: 1104-1114, 2018.

上皮細胞で甲状腺機能亢進症は，母親から胎児への Ca2+輸送を阻害22

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研究活動報告／生体機能調節研究領域

カンジタ感染症における不快情動を惹起する分子メカニズムの解明
高山靖規，富永真琴

真菌の一種である Candida albicans は，我々の皮膚やされ，そして放出された ATP が末梢の痛覚神経を刺激す

膣に生息する常在真菌であり，通常は人体に害を及ぼすることで痛みやかゆみを発生させていることを見いだ

ことはないが，抗癌剤/抗菌薬/ステロイドなどの投与にした。Candida 膣炎などによって惹起される不快情動を

よって免疫系と細菌叢の恒常性が攪乱されると，Candida

抑制ための新たな治療標的の可能性を見出した 5) 。（大albicans は病原性の高い状態に変化して増殖をはじめ，

阪大学 審良博士・丸山博士との共同研究）

口腔粘膜・外耳道・陰部・手足の指間部にしつこい痛み

5) Maruyama K, Takayama Y, Yamanoi Yu, Yokawa T,とかゆみを伴った発疹をひきおこす場合がある。しかし，

Kondo T, Ishibashi K, Ranjan Sahoo B, Takemura N, Mori

Candida albicans による日和見感染で生じる不快情動のY, Kanemaru H, Kumagai Y, Martino M.M., Yoshioka Y,

メカニズムは明らかにされていなかった。遺伝子改変マ

Nishijo H, Tanaka H, Sasaki A, Ohno N, Iwakura Y,

ウスを駆使した行動生理学的手法を用いて，Candida

Moriyama Y, Nomura M, Akira S, Tominaga M. The ATP

albicans を構成する多糖類の一種である β-glucan により

transporter VNUT mediates induction of Dectin-1-triggered

皮膚の上皮細胞が刺激されて ATP 分泌顆粒の放出が促

Candida nociception. iScience 6: 306-318, 2018.

心循環シグナル研究部門【概要】
全身の血液循環恒常性は，心筋・平滑筋・骨格筋など

TRPC チャネルタンパク質による心肥大抑制や心筋萎縮の筋肉細胞によって支えられている。当部門では，筋肉の新たな機構を見出した。また，心筋早期老化の初期段の柔軟性や老化を制御する分子機構を病態特異的なタ階におこるミトコンドリア過剰分裂に着目し，病態時にンパク質間相互作用の視点から明らかにし，それを基軸

ミトコンドリア－細胞骨格相互作用が強まる機構を明に健康長寿につながる創薬戦略の構築を目指した研究らかにした。以下に各課題の概要を示す。

を行っている。今年度は，国際連携共同研究により，

TRPC5-eNOS 共役による心肥大制御機構の解明
Caroline Sunggip，下田翔，小田紗矢香，西田基宏

心筋細胞における Ca2+依存性転写因子 NFAT (nuclearて，プリン作動性 P2Y2 受容体の下流で TRPC5 チャネル

factor of activated T cells)の活性化は心肥大を起こすことの活性化を介した一酸化窒素（NO）の産生増加が関与すが知られている。ノルアドレナリン，アンジオテンシン

ることを見出した。TRPC5 は内皮型 NO 合成酵素（eNOS）

II，エンドセリン 1 など様々なリガンド刺激で NFAT がと機能共役することで，ATP 刺激による NFAT 依存的な活性化され，心肥大が誘発されることが報告されている心肥大誘導シグナルを負に制御することが明らかと一方で，NFAT を最も強く活性化するアデノシン 5’-三リなった（図１）。

ン酸（ATP）は心肥大を全く誘発しない。その機序とし

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研究活動報告／生体機能調節研究領域

ドキソルビシン心筋症を仲介する TRPC3-Nox2 複合体を阻害する既承認薬の同定
島内司，西山和宏，冨田拓郎，西田基宏

ドキソルビシン（DOX）は様々な悪性腫瘍に有効な抗ラスト（商品名ケタス，適応疾患：気管支喘息）を新た腫瘍薬である一方で，重篤な心毒性（心筋萎縮）を誘発に同定した。イブジラストはドキソルビシン投与によるする。昨年，DOX 誘発性の心不全が TRPC3-Nox2 機能連

マウスの体重量および組織重量の低下や酸化ストレス障

関により仲介されることを報告した（JCI insight, 2017）。

害を有意に抑制した。以上の結果は，TRPC3-Nox2 複合

TRPC3 と Nox2 はマクロファージに多く発現しているこ体が抗がん剤投与による筋組織萎縮の原因となり，薬理とから，Raw264.7 細胞株のドキソルビシン誘発性細胞死

学的にこれを抑制することが全身毒性を軽減する新たなを指標に，1270 種類の既承認薬の中から TRPC3-Nox2 機

治療戦略となる可能性を示している（図２）。

能共役を抑制する化合物の探索を行ったところ，イブジ

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／生体機能調節研究領域

低用量の環境化学物質曝露によるミトコンドリア過剰分裂と心疾患リスク増加の分子機構
西村明幸，下田翔，田中智弘，外山喬士，西田基宏

有機水銀は水俣病の原因として非常によく知られてい互作用阻害剤であるシルニジピンを投与することで抑制る環境親電子物質である。一方，普段我々が口にする食された。メチル水銀は Drp1 の C 端側に存在する Cys624

事や大気中にも微量の環境親電子物質が含まれている。

のポリイオウ鎖からイオウを奪い取ることで filamin と神経障害を発症しない微量のメチル水銀を曝露させたマの相互作用を増強させることも明らかとなり，環境親電

ウスに大動脈狭窄を行ったところ，マウスの生存率が劇子センサーとしてのタンパク質ポリイオウ鎖の新たな役的に低下した。メチル水銀曝露マウス心臓では，ミトコ

割が示された（図３）。

ンドリアが著しく分裂しており，これは Drp1-filamin 相

高濃度 ATP 曝露による心筋萎縮のメカニズム
Sudi Suhaini，田中智弘，小田紗矢香，冨田拓郎，西田基宏
筋萎縮はサルコペニアやフレイルに見られる主症状で素生成に依存して筋萎縮マーカータンパク質 MAFbx のあり，その予防・治療戦略の構築が求められている。ラッ発現が増加することを見出した。グルコース除去や栄養

ト新生児心筋細胞に高濃度の ATP 刺激を行うと心筋は飢餓を施した際に起こる ATP 放出によっても，P2Y2 受萎縮する。その機構に TRPC3-Nox2 複合体の活性化が関

容体-TRPC3-Nox2 複合体が活性化され，心筋萎縮が起こ与することを見出した。高濃度 ATP 曝露により P2Y2 受

ることも明らかとなった（図４）。

容体を介して TRPC3-Nox2 複合体が活性化され，活性酸

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／生体機能調節研究領域

生殖・内分泌系発達機構研究部門【概要】
本研究部門は，視床下部による摂食行動の調節と末梢る生体エネルギー代謝の調節機構を分子レベルで解明

組織における代謝調節機構の解明を目指して研究をし，その分子機構を通して生活習慣病など様々な疾患の行っている。視床下部は，摂食行動（エネルギー摂取）

原因・治療法を明らかにしたいと考えている。本年度実とエネルギー消費機構（栄養代謝）を巧みに調節するこ施した主たる研究課題は次の通りである。１）視床下部とによって生体エネルギーを一定に保つ重要な働きを室傍核 AMPK 活性型 CRH ニューロンによる炭水化物嗜担う。しかし，近年，この調節機構の異常が肥満，糖尿

好性調節機構，２）AMPK が骨格筋 C2C12 細胞のミトコ病，高血圧など，生活習慣病の発症と密接に関連するこンドリア，エネルギー代謝関連遺伝子に及ぼす調節作用。

とが明らかとなってきた。当部門では，視床下部におけ

視床下部室傍核 AMPK 活性型 CRH ニューロンによる炭水化物嗜好性調節機構
岡本士毅，佐藤達也，Sanda Kyaw，戸田知得，齊藤久美子，Nur Farehan Asgar，横田繁史，箕越靖彦
立山充博（生理学研究所
小林憲太（生理学研究所

神経機能素子）ウイルスベクター開発室）

志内哲也（徳島大学），影山春秋（桐生大学）
前島裕子，中田正範，Udval Sedbazar，Boyang Zhang，矢田俊彦（自治医科大学）
松尾崇，中里雅光（宮崎大学），平子哲志（人間総合科学大学）

Fabienne Foufelle，Pascal Ferre（INSERM, Centre de Recherche des Cordeliers）
益崎裕章（琉球大学），塩田清二（星薬科大学），Barbara B. Kahn（ハーバード大学）
食物に含まれる炭水化物，脂肪，蛋白質は，３大栄養るため，我々は食物を食べ分けることによって，これら素と呼ばれる。これらの栄養素は，体内での役割が異なの栄養素を必要に応じて食物から摂取する。しかし，動26

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／生体機能調節研究領域

物が，どのようなメカニズムによって食物を選択し，摂ニューロンにおいて AMPK が選択的に活性化すること取するかはほとんど分かっていない。我々は，今回，視を見出した。CRH に対する shRNA を室傍核に選択的に

床 下 部 室 傍 核 CRH (corticotropin-releasing hormone)

発現させると，絶食後の再摂食における高炭水化物食のニューロンの中に AMPK (AMP-activated protein kinase)

摂取が完全に抑制され，高脂肪食のみを摂取した。また，によって活性化されるニューロンが存在し，このニュー

CRH ニ ュ ー ロ ン を DREADD 法 （ Designer Receptors

ロンが活性化すると，炭水化物の選択が増加することをExclusively Activated by Designer Drug）によって選択的に見出した。

活性化または抑制すると，各々の実験において，高炭水

我々は，まず，視床下部室傍核ニューロンにウイルス化物食の選択が増加あるいは抑制された。そこで，室傍を用いて活性型 AMPK を選択的に発現させると，高脂肪

核 CRH ニューロンに選択的に AMPK，CPT1c の shRNA

食よりも高炭水化物食を多く選択することを見出した。

を発現させた。その結果，高炭水化物食の選択が低下し，その作用は，CPT1c (carnitine transferase 1c) の発現を室傍

絶食後の再摂食においても高脂肪食のみを選択した。室核で抑制すると完全に抑制された。マウスやラットを絶傍核 CRH ニューロンに選択的に活性型 AMPK を発現さ

食後に再摂食させると炭水化物の摂取が増加すること

せると，高炭水化物食の選択が増加した。さらに，室傍が知られている。また，我々は，マウスを絶食すると室核から CRH ニューロンを単離し，単離した CRH ニュー

傍核において AMPK 活性が増加することを報告していロンの AMPK を薬物によって活性化したところ，細胞内る。そこで，マウスを 1 日絶食した後に再摂食させたとのカルシウム濃度が増加した。しかし，AMPK 或いはころ，炭水化物食を多く選択・摂取することを見出した。

CPT1c に対する shRNA を発現させた CRH ニューロンでまた，室傍核に AMPK 或いは CPT1c の shRNA をウイル

は，AMPK 活性化剤を作用させても細胞内カルシウムはスを用いて発現させたところ，絶食後の再摂食における上昇しなかった。

炭水化物の摂取が抑制され，高脂肪食のみを摂取した。

以上の実験結果から，視床下部室傍核 CRH ニューロ

そこで，我々は，視床下部室傍核のどのニューロンがンの中に AMPK によって活性化されるニューロンが存

炭水化物の嗜好性を制御しているかを調べた。その結果，在し，このニューロンが活性化すると，炭水化物の選択

マウスを 1 日絶食させると，室傍核では一部の CRHが増加することが明らかとなった。

AMPK が骨格筋 C2C12 細胞のミトコンドリア，エネルギー代謝関連遺伝子に及ぼす調節作用岡本士毅，Nur Farehan Asgar，横田繁史，齊藤久美子，箕越靖彦
AMPK (AMP-activated protein kinase)は，α，β，γ サブユ

遺伝子発現，代謝，細胞の大きさに及ぼす効果を調べた。

ニットの三量体によって構成されている。α サブユニッ

その結果，AMPKα2 は，PGC (peroxisome proliferator-

トは酵素活性に必要な触媒部位を持ち，α1 と α2 がある。

activated receptor gamma coactivator)-1α1，PGC-1α4，筋肉

α1 と α2 の発現は，各組織，細胞，発達過程によって異クレアチンキナーゼなど，ミトコンドリア合成，エネル

なるため，α1 と α2 サブユニットを持つ AMPK（AMPKα1

ギー産生，骨格筋細胞の肥大を促進する遺伝子発現を促と AMPKα2）は，各々異なる生理的作用を持つと考えら進することを見出した。その結果，ミトコンドリア量，れる。しかし，その作用の違いはよく分かっていない。

細胞の大きさも増加した。さらに，ミトコンドリア合成

本研究では，AMPKα1 と AMPKα2 による骨格筋細胞に重要な転写調節因子 PGC-1α1 の発現促進作用は，での働きを明らかにすることを目的に，骨格筋の培養細AMPKα2 が活性化すると，AMPKα2 の一部が核移行する

胞株 C2C12 細胞に，α1，α2 サブユニット或いはその両ことによることを見出した。

方を抑制する shRNA（short hairpin RNA）を発現させ，

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／基盤神経科学研究領域

基盤神経科学研究領域
大脳神経回路論研究部門【概要】
大脳皮質の局所情報処理の基本には，他の皮質領野と質間投射にも関わり，サブタイプごとに皮質間投射の領視床からの入力相互作用と，出力的には多様な脳部位へ

野・層選択性が異なることを見つけた。これらを基に，の並列性がある。私たちは前頭皮質が感覚系皮質と異な前頭皮質機能に本質的な基本構造（標準回路）を，外部

り，情報処理の時定数が長いこと，大脳基底核と視床を入出力と関連させて抽出する解析を続けている。本年度

介した閉ループ結合（基底核視床ループ）を作ることかは以下の 3 つの研究を進めた。(1) 皮質シナプス結合のら，固有の局所回路を持つと考え，その実体回路の結合

大規模定量解析のための光顕・走査型電顕電顕相関の技

ルールとニューロン機能分化の解明を目標にしている。

術を発展させた。(2) 2 種類の運動学習パラダイムを使っ

これまでに，GABA 作動性細胞と皮質下構造へ投射するて局所振動と学習形成の関係と，学習に伴うスパイン再錐体細胞のニューロン構成を明らかにした。その過程で，編様式を明らかにした。(3) GABA 作動性ソマスタチン

基底核投射細胞のサブタイプによって結合伝達特性・選細胞のシナプス結合が，その発火サブタイプや抑制支配択性が異なり，直接路・間接路からなる基底核の上流にする錐体細胞投射サブタイプで異なることを明らかにも多様な機能経路があること，基底核投射錐体細胞は皮した。

ATUMtome 用の新開発電解銅箔テープ
窪田芳之，畑田小百合，江川尚美，北啓子，孫在隣，川口泰雄

芝田晋介（慶應義塾大学医学部）

テープに連続超薄切片を自動回収するシステム

観察に耐える非常に高解像度の EM 画像を撮影すること

ATUMtome は，連続超薄切片を簡単でしかも確実に回収ができる理想的なテープである。しかし，CNT テープのする事を可能にするウルトラミクロトームである。回収開発は満足のいくレベルには未だ達せず供給は十分でした連続超薄切片を，走査型電子顕微鏡(SEM)を利用しはないし，既存のものはとても高価である。そこで，自動撮影を行えば，大規模連続 EM 画像を効率的に撮影

ATUMtome-SEM に適したテープを安価に提供することすることができる。我々は，SEM 画像の安定取得のため，を目的に検討を進めたところ，電解銅箔テープを見出し

高い導電性を持つテープの開発を行い，carbon nanotube

た。電解銅箔テープは，導電性が高く，表面に凹凸がほ(CNT)-coated テープを見いだし，2018 年に論文報告した。

ぼなく，1-2 keV 程度の加速電圧での撮影では銅箔から

CNT テープの導電性は非常に高く，表面も均一で起伏がのシグナルノイズもないため，高解像度の電顕写真の撮ほとんどない。脳組織切片の連続 SEM 撮影で，シナプス影に適していることを認めた。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／基盤神経科学研究領域

皮質オシレーション活動の運動学習における役割
大塚岳，川口泰雄大脳皮質の錐体細胞は投射先に対応して分化しておせると増強し，また，アーケロドプシンを用いて抑制す

り，皮質内局所回路においてサブネットワークを形成しると抑制された。運動学習中に錐体細胞サブタイプ選択ている。運動学習形成における皮質錐体細胞サブタイプ

的に神経活動を光操作した結果，学習中に発生するオシの機能的役割について検討した。回転カゴを用いた運動

レーション活動に関与する錐体細胞サブタイプに依存

学習中のラットの一次運動野から慢性記録を行い，局所して学習形成が影響を受けた。これらの結果は，特定の電場位を解析した結果，学習中にオシレーション活動が皮質錐体細胞サブタイプがオシレーション活動の発生

皮質において発生していた。このオシレーション活動はに関与しており，運動学習形成に重要な役割を担ってい特定の皮質錐体細胞サブタイプの神経活動に依存してることを示唆する。

おり，チャネルロドプシンを用いて神経活動を活性化さ前頭皮質サブレイヤーに依存した錐体細胞と GABA 作動性細胞の結合様式
森島美絵子，川口泰雄

前頭皮質 5 層における興奮性－抑制性回路を理解する

比較して有意に高かった。一方で LTS 細胞から橋核投射

ために，錐体細胞の投射サブタイプ（橋核投射細胞）と，細胞への抑制性結合確率はサブレイヤー間で差は見らGABA 作動性細胞サブタイプ（ソマトスタチン陽性 LTSれなかった。これらの結果から，前頭皮質で視床に投射細胞）の間のシナプス伝達特性を明らかにしてきた。本する 5a 層橋核投射細胞と LTS 細胞は相互に結合する一

年度は，橋核投射細胞と LTS 細胞の結合性が，出力先が方，脊髄に投射する 5b 層橋核投射細胞と LTS 細胞では異なる 5 層サブレイヤー(5a, 5b)に依存して異なるのかに

主に一方向性抑制になることが分かり，サブレイヤー依

ついて調べた。5a 層の橋核投射細胞から LTS 細胞への存的に興奮－抑制回路が作られていることが明らかに興奮性結合確率は 5b 層の橋核投射細胞から LTS 細胞となった。

学習に伴う大脳皮質運動野での回路特異的な可塑的変化
孫在隣，窪田芳之，川口泰雄

動物が巧緻運動を実現するためには，中枢神経系におプに依存したシナプス結合の再編が起き，この形態変化

いて最適な運動制御が行われる必要がある。動物はそのは学習効率と有意に相関することがわかった。この学習

最適な運動制御を運動学習により獲得するが，その学習による変化は学習初期に特に大きく現れていた。一方で，過程において大脳皮質運動野では新しい神経回路が形学習後期では学習初期でみられる神経回路変化とは異成される。我々は第 5 層錐体細胞が蛍光標識された遺伝

なる特異的な動態を示すことが判明した。これらのこと

子改変マウスを用い，生体 2 光子顕微鏡観察により新生から，運動技能の獲得とその維持は異なる神経回路の動シナプスを同定した。さらに免疫組織化学による詳細な的変化を必要とすることが示唆された。

形態学的解析を行ったところ，運動学習により入力タイ

29

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／基盤神経科学研究領域

前頭葉皮質浅層の回路におけるソマトスタチン抑制性細胞の特徴
Fransiscus Adrian Agahari，川口泰雄
ソマトスタチンを発現する(SOM)抑制性細胞が多様なラスターに分けられ，各クラスターの細胞は異なる樹状生理学的機能に深く関わることは近年の研究で証明さ突起及び軸索の伸ばし方を示すことが判明した。また，れた。しかし，大脳皮質の様々な領野を繋ぐ第 2/3 層にペア記録の手法を用い，対側皮質投射の第 2/3 層錐体細おいて SOM 細胞がどの様なパターンでシナプス結合を胞とのシナプス結合を調べた結果，抑制性シナプスが一作り小回路を形成するかはまだよく理解されていない。

つのクラスターから優先的に作られることが判明した。

これを解明するため，我々はマウス第二次運動野(M2)のよって，回路における結合パターンは SOM 細胞サブタ

第 2/3 層 SOM 細胞の電気生理及び形態的な特徴を調べ

イプの発火様式に依存することが示唆された。

た。活動電位の発火様式に基づき SOM 細胞は二つのク

生体恒常性発達研究部門【概要】
当部門は，発達および障害回復の過程で一旦形成され込み技術の構築と脳活動の記録技術の構築についてた機能的神経回路に起こる再編成のメカニズムを回2014 年度から参画している。また，脳内の神経細胞・グ路レベルで解明することを主な目標に研究をしている。

リア細胞の光による高精度の 4 次元時空間制御の技術のそのため，3 つのサブテーマについて研究を進めている。

構築について 2017 年度から参画している。

1)フェムト秒パスルレーザーを用いた多光子励起法を

新学術領域・研究支援基盤形成事業・先端バイオイ

利用して，マウス脳内微細構造と細胞活動の可視化技術

メージングに分担（2 光子顕微鏡を用いた生体イメージの確立および技術向上をおこなった。これらの技術を利ング支援）として 2016 年度から参画している。

用して，発達期や障害における大脳皮質神経回路の変化

人事として，特別共同利用研究員として佐藤彩氏が滋を検討するために，シナプスの長期変化の観察およびそ賀医科大学医学研究科から，吉原康平氏が九州大学薬学の制御機構の解明，特に各種グリア細胞の関与について研究院から研究室に参画した。
また，オーストラリア・ニューサウスウエールズ大学

検討を行っている。

医学研究科から Dennis Cheung 氏が研究員として研究室

2) 細胞内 Cl イオンくみ出し分子 KCC2 に関して，運に加わった。ロシア（サンクトペテルブルグ）実験医学

動学習への関与を検討している。
3) 新規イメージングおよび操作技術の構築を JST・ク

研究所，台湾大学生命科学科から大学院生を 2～6 カ月

レスト研究（2 課題）の分担研究を遂行している。一つ受け入れた。NIPS インターンシップにより中国浙江大学

はイオンイメージングセンサーのマウス生体脳内埋めから大学院生を受け入れた。

In Vivo 多光子顕微鏡を用いグリアによる大脳皮質神経回路再編機構の解析
堀内浩，春若航一郎，揚妻正和，鍋倉淳一

大脳皮質神経回路の長期再編の可視化とシナプス再で監察を行った。前年度までに報告した，ミクログリア

編に対するグリア細胞の関与を検討するために，2 光子にシナプス監視や未熟期におけるミクログリアによる励起顕微鏡を用いてグリア細胞と神経細胞を生体脳内

シナプス形成の結果をうけて，ミクログリアによるシナ30

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／基盤神経科学研究領域

プス接触がシナプス伝達に及ぼす影響について，覚醒下接する神経細胞の同期活動が観察されたが，LPS 投与おマウスの大脳皮質運動野を観察した。正常マウスの大脳よび遺伝子発現操作によりミクログリアを除去すると

皮質運動野では，ミクログリアがシナプスに接触すると，この同期活動の消失が観察された。さらに，行動実験に

シナプス後部のカルシウム上昇頻度の増加が観察され，ミクログリアを活性化させると運動学習能がていかす

接触中はシナプス伝達が亢進していることが判明した。

ることが判明した。この結果から，ミクログリアはシナ

一方で，リポサッカライド（LPS）を全身投与してミクロプスに接触し，シナプス伝達の促進により神経活動の亢

グリアを活性化させると，ミクログリアの接触時におけ進を引き起こし，隣接する局所神経回路活動の同期性をるシナプス伝達の亢進は消失した。さらに，正常では近高め，運動学習能を更新させていることが判明した。

慢性疼痛モデルマウスにおける大脳皮質神経回路再編
竹田育子，金善光（Kyung Hee Univeristy 韓国），石川達也（金沢大学），江藤圭，鍋倉淳一慢性疼痛時における大脳皮質神経回路の再編機構を

脳皮質体性感覚野での神経回路長期再編とアストロサ

２光子顕微鏡や電気生理学的アプローチを駆使してイト活性化に続き，損傷した末梢神経と同側体性感覚野行った。

においてもアストロサイトが活性化していること，しか末梢感覚神経の部分傷害後に末梢感覚神経の過剰活

し同部位においては神経回路再編はみられないことに動と痛覚過敏が持続する。痛覚過敏形成時に限定して，基づき，その原因について検討を行った。結果として，大脳皮質錐体細胞のシナプスの新生・消失が更新し，そ

同側体性感覚野においては，活性が亢進している対側感の後ターンオーバー率は傷害前の値に戻るが感覚過敏

覚野からの脳梁を介する投射が抑制性神経細胞に入力

は長期にわたり持続する。慢性疼痛時には，大脳皮質感

し，同部位の活動を抑制しているため，アストロサイト

覚野細胞の活動の増強が観察された。これらから，慢性の活動が亢進しても，神経回路の再編が起こらない可能疼痛時における大脳皮質感覚野における回路再編によ性が示唆された。実際に同側体性感覚野に GABA 受容体

る過剰応答回路の形成が持続する慢性疼痛発症の一因

阻害薬を投与し同部位の活動を高めると，同部位でにおである可能性が示唆される。さらに，大脳皮質神経回路

いて神経回路再編が起こり，傷害・非傷害両側の痛覚に

再編時には，アストロサイトにおける５型代謝型グルタ

対する閾値が低下した。このことは，ミラーイメージ痛

ミン酸受容体の再発現によりその活動が亢進しているの発症メカニズムの一つと考えられる。
これらの知見に基づいて，慢性疼痛の慢性期（維持期）

ことが判明した。

にアストロサイトを再活性化し，神経回路の可塑性を再これらの結果・報告，昨年度までに報告した，慢性疼

度更新させ，異常痛覚を除去する試みを開始した。

痛モデルマウスにおいて，損傷した末梢神経と反対側大細胞内 Cl- 制御分子 KCC2 の発現制御と生体機能
中村佳代，
Dennis Cheung，Andrew Moorhouse（共に University of New South Wales，オーストラリア），
鍋倉淳一

未熟期および虚血や痙攣時に GABA は興奮性伝達物て決定されるため，細胞内 Cl-イオン濃度によって GABA

質としての作用を獲得する。GABAA 受容体の細胞応答

は興奮性／抑制性が決定される。この細胞内 Cl-イオン

はに内蔵するチャネルを流れる Cl-イオンの向きによっ

濃度は神経細胞特異的に発現する K+-Cl- トランスポー

31

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／基盤神経科学研究領域ターである KCC2 によって主に制御されている。またが起こりやすい状態になっていることが，運動学習能を

KCC2 はシナプス形成にも関連している。当研究室で作更新させている可能性が示唆された。
2）痙攣の慢性化における GABA 機能の低下について，成したドキシサイクリンにより KCC2 発現をコント

オーストラリア国連邦 New South Wales 大学 Andrew

ロール可能なマウス用いて
１）KCC2 過剰発現マウスでは，ロタロット運動試験

Moorhouse 博士と共同研究を行った。KCC2 過剰発現マにおいて，正常マウスに比較し，運動学習能力が更新しウスでは癲癇の慢性化が減弱することを，行動実験およていること判明した。大脳皮質運動野における運動学習

び電気生理学的手法を用いた生体脳活動の長期記録に中のシナプス再編について，2 光子励起顕微鏡による生より明らかにした。この結果から痙攣の繰り返しにより体イメージングを用いて検討した。正常マウスでは運動

KCC2 の発現低下による細胞内 Cl-イオン濃度の上昇に

負荷 2－3 日目にシナプスターンオーバーが更新したの起因する抑制姓 GABA 機能の低下が起こり，興奮―抑制に対し，KCC2 過剰発現マウスでは，運動負荷初日にシのバランスの破綻が過剰興奮が惹起されやすい状態を ts

ナプス再編が更新していた。この結果から，KCC2 を過食っていることが判明した。

剰発現させることにより，シナプス再編（回路可塑性）

感覚情報処理回路の発達およびその制御機構の解明
鳴島円，植木彰彦

発達期における神経回路の再編とそのメカニズムにからの入力プロファイルと視覚情報処理の発達変化について検討を再開するために，視覚情報による恐怖回避

ついて，および同部位におけるミクログリアの形態的発行動に関連するマウス上丘をターゲットとして，両側眼

達変化について検討を開始した。

イオンイメージングセンサーの脳内埋め込み技術の構築
堀内浩，石田順子，鍋倉淳一

JST・戦略的創造研究推進事業（代表：豊橋技術科学大

たイオンイメージングセンサーの脳内埋め込み技術の学：澤田和明教授，非標識神経伝達物質イメージングセ

構築と行っており，大脳皮質内における pH の不均一性

ンサーによる細胞活動可視化システム構築と脳機能のなどの予備結果が得られつつある。

時空間解析）の分担研究として，豊橋技術大学で開発し視覚情報処理研究部門【概要】
本研究部門では，大脳皮質で行われている情報処理の応の対応関係，2) 発達期視覚野のシナプス可塑性と視覚基盤となる神経回路の動作特性やその発達メカニズム

反応可塑性メカニズム，3) シナプスの結合特異性とそのを明らかにすることを目指して研究を行っている。具体

発達メカニズム，4) 視覚誘発性の行動課題を担う大脳皮的には，ラットやマウスの大脳皮質を対象として，1) 大質神経活動の解析を行っている。本年度は，視覚野スラ

脳皮質一次視覚野と中心とした神経回路特性と視覚反イス標本の複数の細胞からパッチクランプを行うこと

32

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研究活動報告／基盤神経科学研究領域

により，2/3 層錐体細胞と fast-spiking タイプの抑制性細み合わせて，大脳皮質視覚野の多細胞からの視覚反応を，

胞間のシナプス結合の発達メカニズムについての新た細胞タイプを踏まえて計測する技術を確立した。また，な知見を得た。また，低コントラスト刺激を用いた視覚人事としては 4 月より呉嘉豪 大学院生が，5 月より米田

弁別課題中に選択的にみられる一次視覚野細胞の反応

泰輔 特任助教が加わった。以下に本年度に行った研究

特性の神経機構についても進展があった。新たな実験手

内容の中で，3 テーマについての要約を記載する。

法としては，２光子イメージング法と組織透明化法を組マウス一次視覚野 2/3 層における Fast spiking 抑制性細胞－錐体細胞間結合の発達
山本真理子，吉村由美子

大脳皮質一次視覚野において，Fast-spiking (FS) の発火発達に伴い，双方向性結合ペアの IPSC が選択的に増大様式をもつ抑制性神経細胞と錐体細胞の神経結合の発した。興奮性シナプス後電流 (EPSC) でも同様の変化が達過程を明らかにするために，様々な発達段階にあるマみられた。シナプス可塑性に重要な NMDA 受容体のウスより視覚野切片標本を作製し，2/3 層の FS 細胞と錐GluN1 サブユニットを視覚野で欠損すると，双方向性結体細胞のペアからの同時ホールセル記録により，神経結合ペア特異的な IPSC の増大が消失した。一方，双方向合を解析した。開眼前には FS 細胞から錐体細胞に一方性結合特異的な EPSC の増大には欠損の影響がなかった

向性結合するペアの抑制性シナプス後電流 (IPSC) と双ことから，抑制性結合強度の調節に GluN1 が関与するこ方向性結合するペアの IPSC の振幅に差はなかったが，とが示唆された。

視知覚・運動連関に関する一次視覚野の神経活動
木村梨絵，吉村由美子

動物は，外部の刺激が多少あやふやでも，知覚・認知の反応性の創出を検討した。まず，低コントラスト優位

し，特定の運動を出力できる。本研究では，ラットに縦な細胞は，興奮性の上昇が観察され，低コントラストで縞／横縞でレバーを押す／引くという課題を，高コントも強い視覚応答になる原因の一つと考えられた。次に，

ラストと低コントラストの刺激を用いて行わせた。この

高コントラストの刺激提示時に，一次視覚野で β 帯域の時の一次視覚野深層の発火活動をマルチユニット記録

オシレーションが強く生じ，この帯域の位相に，抑制性し，高コントラストよりも低コントラストで強く応答す細胞は，より強くロックして発火し，抑制性の影響力のる細胞を観察した。さらに，この細胞は低コントラスト増大が示唆された。このように，興奮と抑制の働きで，の視覚弁別に機能していると示唆された。本年度は，こ低コントラスト優位な反応性が生まれると考えられた。

大脳皮質視覚野の異なる神経細胞タイプからの繰り返しイメージング法の確立
米田泰輔，吉村由美子

大脳皮質の神経回路は多様な神経細胞タイプによっが重要であるが，それぞれの細胞タイプに固有の機能形て構成される。皮質回路の機能形成には生後初期の経験成機構があるのか，それとも共通のメカニズムがあるの33

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／基盤神経科学研究領域

かはわかっていない。我々は慢性２光子イメージング法

た。今後はこの方法を用いて，個々の細胞タイプで機能と組織透明化法を組み合わせることで，視覚皮質の異な形成のダイナミクスを追跡する。

る細胞タイプで繰り返し機能解析を行う方法を確立し34

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

システム脳科学研究領域
認知行動発達機構研究部門【概要】
当部門では，マカクザルをモデル動物として社会的認に，薬理学的介入によって生じるサリエンスの変容を解

知機能の神経機構の解明を目指す研究（社会脳研究）と，析することで，統合失調症の病態モデルとしての有用性

マーモセットをモデル動物として視覚サリエンスの神を検討した。

経機構の解明を目指す研究（サリエンス研究）をおこ

主な研究成果としては，自他の報酬処理における内側なった。社会脳研究では二頭の動物を同時に用いた行動

前頭前野とドーパミン作動性中脳核の機能差および機課題を開発し，複数の脳領域から神経活動の多点同時計

能 連 関 を 明 ら か に し た 則 武 厚 ら の 成 果 が Nature

測をおこなって，自己および他者の行動情報処理の神経

Neuroscience 誌に発表された。
人事面では，2018 年 9 月 1 日より戸松彩花が特任准教機構を単一神経細胞レベルから大域的ネットワークレ

授として着任した。

ベルまでの異なる粒度で解析した。また，運動の自他間各研究テーマにおける当該年の成果は以下のとおり同期現象や他者の顔・視線情報処理の神経機構の解明をである。

目指す研究にも，それぞれ着手した。サリエンス研究では，自由視課題遂行中の動物の視線解析を進めるととも

ヒト精神疾患・高次認知機能解明のための霊長類モデル動物の開発
郷康広

性のある個体を同定した。

ヒト精神・神経疾患の霊長類モデル動物の開発のために，マカクザルとマーモセットを対象とした実験的認知

また，霊長類脳の構造・機能をささえる分子基盤解明

ゲノミクス研究を行った。ヒト精神・神経疾患関連遺伝にむけたマーモセット全脳遺伝子発現動態解析を行っ子（約 500 遺伝子）を解析対象とし，マカクザル 831 個

た。マクロレベルとして大脳左右半球 7 領域の発達 5 段

体，マーモセット 1328 個体を対象とした遺伝子機能喪階，メゾレベルとして大脳新皮質 6 領野の各神経層およ失変異保有個体の同定を行った結果，マカクザルでは 53

び皮質下 14 神経核領域，ミクロレベルとして前頭葉に遺伝子，マーモセットでは 142 遺伝子おいて，精神・神おける単一細胞発現解析を行い，各階層における薬理学

経疾患との関連性が非常に高い遺伝子において稀な（集的自閉症マーモセットモデルと野生型の比較遺伝子発

団アリル頻度 5%以下）遺伝子機能喪失変異を持つ可能

現解析を行った。

他者との運動同期指向性を指標とした社会性形成の神経基盤解明
戸松彩花

我々の身体運動は個体の脳・神経系内に閉じておらず，場のリズムへの同調や，動作者同士が互いにリズムを引

視覚刺激・聴覚刺激・物理的拘束条件などを含む身体外

き寄せあう現象（Keller et al., 2014）が知られており，本の環境から影響を受ける。特にリズミカルな運動では，研究ではこれを同期指向性と名付ける。この同期指向性35

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

は，「集団」ひいては「社会」の形成に大変重要と考えは「遅く」行うよう訓練した。この課題運動中のサルにられるが，その神経実態は未解明である。いかなる神経

リズミカルな音の呈示を行ったところ，「音」のみにはネットワークが自己と他者のリズムの違いを検出し，同同調しないことが示された。今後はリズミカルな視覚刺期するように仕向けるのだろうか。この疑問に答えるた

激の呈示および，ビデオによる他者の観察，２頭を向かめの第一段階として，ヒト以外の霊長類によるリズム同

い合わせての運動実施と段階を踏んで進め，同期指向性

期現象の再現を行った。現状では二ホンザル 2 頭にセルを確認する。その後，同期指向性に関わる脳領域の情報

フペースの片手往復運動を，指示に従い「速く」もしくの流れを同定する予定である。

マカクザルを用いた半側空間無視動物モデルの確立
吉田正俊，福永雅喜（生理研 心理生理学）【目的】半側空間無視とは主に右大脳半球の損傷に選択課題」を作成した。損傷後にこの課題の成績の低下，

よって引き起こされる，損傷と反対側の空間の感覚刺激

応答潜時の延長が見られたことから，無視症状が起きてに対する反応が欠如・低下する現象のことを指す。本研いることが確認できた。また，3 頭の損傷動物では 3T の究はマカクザルによる半側空間無視の動物モデルの確MR マシン(Siemens Allegra)による resting-state fMRI 法を

立を最大の目的とした。【方法】これまでに 4 頭のニホ用いることで頭頂連合野と前頭連合野の間の機能的結ンザルで側頭連合野と前頭連合野とを離断するために合が急性期には半球内で，慢性期には半球間で低下して

右上側頭回を損傷させた。手術はイソフルレンによる全いることを示唆する結果を得た。さらに 1 頭の健常動物

身麻酔下で行い，あらかじめ撮影した核磁気共鳴画像にでは 7T の MR マシンを用いた resting-state fMRI 法によ基づいて，脳溝などの位置を指標として損傷目標部位をる計測に成功した。以上の結果から，右上側頭回の損傷決定した。【結果・考察】回復後に行動評価を行った。

によって，マカクザルにおける半側空間無視の動物モデ

無視症状の定量的評価のため，ヒト半側空間無視患者でルを確立することに成功したと結論づける。

のテストに用いられる線分抹消課題を参考にして「標的統合失調症患者の静止画自由視時の視線計測データのサリエンシー計算論モデルによる解析
吉田正俊，三浦健一郎（京都大学大学院医学系研究科認知行動脳科学），
橋本亮太（大阪大学大学院医学系研究科精神医学）

統合失調症の中間表現型を探索するために本研究グ

et.al. 2012）によって，自由視時の視線位置を解析した。

ループは以前，静止画像を自由視しているときの視線計

視線位置のサリエンシーの大きさが各画像を 8 秒間見て測を行い，統合失調症患者では年齢などをマッチさせた

いる間にどのように時間変動するか計算し，患者群と統統制群と比べて視線の移動距離が短くなっているなど

制群とで比較した。統制群では画像ごとに最初に視線をの幾つかの点で眼球運動に違いが見られることを明ら向けた位置のサリエンシーが最も高く，時間が経過するかにした（Miura et.al., 2014）。ではこのような眼球運動

ごとに視線位置のサリエンシーは低下していった。患者の違いはなにから引き起こされるのだろうか？ 本研究群でも同様な時間パターンは見られたが，全時間を通しでは，自由視時に画像のどこに注意を向けるかが患者群てサリエンシーは統制群よりも高かった。さらに視覚特と統制群とで異なっている可能性について検証した。著

徴ごとのサリエンシーを計算して同じ解析を行うと，者が以前開発したサリエンシー計算論モデル（Yoshida（輝度や色のサリエンシーではなく）傾きのサリエン

36

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

シーが統合失調症患者において特異的に影響を受けてれた。以上のことは統合失調症では自由視時に画像のどいることが明らかになった。また，サリエンシー計算論

こに注意を向けるかに影響を受けていることを示唆しモデルをベイズ統計的に拡張したベイジアン・サプライている。以上のことは「精神症状の異常サリエンス仮説」

ズを用いた解析から，空間的サリエンシーだけでなく，とも整合的である。

時間的サプライズにも影響が及んでいることが示唆さ

マーモセットの静止画自由視時の視線データの計測と脳活動の計測
吉田正俊

マーモセットは小型霊長類の一種であり，ヒトと同様より正確で安定したデータの取得に成功した。またさらな視覚眼球運動システムを保持しているため，視覚的注にケタミンの麻酔用量以下での注入（2.5mg/mg）による意の動物モデルに適している。遺伝子操作動物などのモ

統合失調症の薬理モデルにおいて，サッケードの振幅がデル動物での視覚眼球運動系のスクリーニングを行う

低下することを 2 頭の動物で見出した。さらに同じ個体

ために頭部固定下での自由視課題によって自然画像をで聴覚野に埋め込んだ 4ch 銀ボール電極による計測結果

提示しているときの視線計測を行った。視線計測データ

から聴覚性ミスマッチ陰性電位を計測して，devianceの解析からは，サッカードの頻度，サッカードの振幅な

detection の要素がケタミン注入（2.5mg/mg）によって低どにおいてヒトと同様な値が得られることを見出した。

下することを見出した。以上のことはマーモセットへのまた，サッカードの振幅と最大速度の関係（主系列)もヒ

ケタミン注入が統合失調症の動物モデルとして有効でトと同様に見られることを見出した。さらに頭部固定しあることを示唆している。

た条件において自由視課題中の視線計測を両眼で行い，社会的コンテキストにおける動作情報処理の神経機構
二宮太平，則武厚，磯田昌岐

自己と他者の動作情報処理の広域神経ネットワーク

多かったのに対して，MFC においては他者の動作時に活機構を明らかにするため，実物（リアル条件）または眼動する神経細胞が最も多かった。局所電場電位を対象に前のディスプレイにビデオ再生した他個体や棒のようGranger causality 解析をおこなった結果，リアル条件ではな物体（ビデオ条件）と，交互に行動選択タスクを遂行

PMv→MFC の情報の流れが多く，ビデオ条件の場合はするサルから記録した神経活動の解析を進めた。記録対

MFC→PMv の情報の流れが多いことが明らかになった。

象部位は，いわゆる社会脳ネットワークのノードである

以上の結果は，PMv と MFC が他者の動作情報処理にお

腹側運動前野(PMv)および内側前頭皮質(MFC)とした。

いて異なる役割を担っており，相手のタイプに応じて適単一神経細胞活動を解析した結果，PMv においては自応的に相互作用していることを示唆する。

己と他者いずれの動作時にも活動する神経細胞が最も37

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

社会的コンテキストにおける報酬情報処理の神経機構
則武

厚，二宮太平，磯田昌岐

社会的コンテキストにおける報酬情報処理の神経機

報処理様式は，ドーパミン作動性中脳核と内側前頭前野

構を明らかにするため，サル 2 頭を対面させ，自他の報における自他の報酬情報処理様式を併せ持つこと，(2)酬確率を操作した社会的古典的条件づけ下におけるサ

視床下部外側野は内側前頭前野からトップダウンの信ルの神経活動記録実験を行った。これまで焦点を当てて号を多く受けることが明らかとなった。今後さらに解析きたドーパミン作動性中脳核と内側前頭前野に加え，視を進め，3 領域間における神経情報の流れおよびその内床下部外側野を含む 3 領域の単一神経細胞活動および局容の解明を目指す。ドーパミン作動性中脳核と内側前頭所電場電位の多点同時記録を実施し，データ解析を行っ前野における自他の報酬情報表現と領域間の情報流にた。その結果, (1) 視床下部外側野における自他の報酬情関する結果をまとめ，Nature Neuroscience 誌に発表した。

自発的行動による学習促進の神経基盤
植松明子，磯田昌岐

近年，教育現場では能動的学習が注目されている。自にはフラクタル図形を用いた学習課題をトレーニング

ら行動して学んだ場合には，受け身で学んだ場合と比べし，自発的学習条件と非自発的学習条件における学習効て学習効率が高いことが知られている。しかし，このよ率の比較を行った。また，各試行におけるサルの自発的

うな学習促進効果の神経基盤はいまだ明らかではない。

な行動選択を明らかにするため，自発的行動下における本研究では，複雑な学習課題遂行が可能なサルを対象とサル脳内の単一神経細胞活動並びに局所フィールド電

して，学習促進機序を明らかにすることを試みた。サル

位の解析を行った。

生体システム研究部門【概要】
た際の病態，さらには病態を基礎とした治療法を探るこ

私達を含め動物は，日常生活において周りの状況に応とを目的としている。

じて最適な行動を選択し，あるいは自らの意志によって四肢を自由に動かすことにより様々な目的を達成してそのために，①大脳基底核を巡る線維連絡やその様式いる。このような随意運動を制御している脳の領域は，を調べる，②運動課題遂行中の動物から神経活動の記録

大脳皮質運動野と，その活動を支えている大脳基底核とを行う。薬物注入による経路の一時的ブロックや光遺伝

小脳である。逆にこれらの領域に異常があると，パーキ

学，化学遺伝学などの手法も併用する，③大脳基底核疾

ンソン病やジストニア，ジスキネジアに見られるように，患を中心とした疾患モデル動物からの記録を行う，④こ

随意運動が著しく障害される。本研究部門においては，のような疾患モデル動物に様々な治療法を加え，症状とげっ歯類，霊長類（マーモセット，マカクサル，サバン

神経活動の相関を調べる，⑤様々な遺伝子改変動物の神

ナモンキー）を用いて，大脳基底核を中心に，このよう経活動を記録することにより，遺伝子・神経活動・行動

な随意運動の脳内メカニズムおよびそれらが障害されとの関係を調べることを行っている。

38

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

大脳基底核における上肢運動ストップ課題遂行中の活動調節
Zlata Polyakova，畑中伸彦，南部篤

視床下核は大脳皮質から入力を受ける大脳基底核のサルに知らせる No-go 課題と運動開始直前に運動を停止

入力核の一つであり，同時に淡蒼球外節から入力を受けさせる Stop 課題では視床下核の活動が異なる可能性がる中継核でもあるという，非常に複雑な回路になってい示唆された。２０１８年度は３種類の課題（Go 課題，No-る。また，視床下核は大脳基底核の出力核である淡蒼球

go および Stop 課題）を遂行中のニホンザル視床下核の内節ニューロンへグルタミン酸作動性の強い興奮性入活動を大脳皮質からのグルタミン酸作動性興奮性入力，力を送っている。そのため視床下核の活動は大脳基底核および淡蒼球外節からの GABA 作動性抑制性入力に，選の活動に大きな影響を与えると考えられている。これま択的シナプス伝達遮断薬の局所微量注入法によって分でわれわれは，淡蒼球の内節と外節における，視床下核

離して記録することに成功した。次年度はさらなるデー

からの興奮性入力がどのような情報を運んでいるのか

タの収集と解析を行う予定である。

を調べてきた。その際に，事前に運動を行わないことを喪失四肢の脳内表現
Pimpimon Nondhalee，畑中伸彦，南部篤

大脳皮質の一次運動野（MI）や一次体性感覚野（SI）た時に，可塑性を示した大脳皮質と同様に他の体部位のには，明確な四肢や体幹の体部位再現がある。これまで，

感覚運動コーディネーションに参加するようになるの動物の四肢がアクシデントにより喪失した場合，MI やか，体部位の欠損に応じた無応答の領域が出来るのかは

SI の喪失された四肢の体部位再現領域では可塑的な変全くの不明である。２０１８年度，若年時に片腕を事故化が生じ，他の体部位の感覚運動コーディネーションににより喪失した青年期のニホンザルを入手し，喪失腕の参加するように変化することが知られている。そして，線条体での体部位再現について調べるため，チェアート

大脳基底核は，大脳皮質から入力を受け，内部の情報処

レーニング及び電気生理学的実験の準備を進めた。次年理ののち，視床を介して大脳皮質へ出力するループ回路

度は MI および線条体ニューロンの体部位再現を確認し，を形成しており，MI は大脳基底核の入力核の一つである

トレーサーを注入することで，体部位を超えた入力があ

線条体に投射を送っていることがよく知られている。しるか検討する予定である。

かし，その MI から線条体への投射が，四肢が喪失されパーキンソン病のモデルサルにおける大脳皮質－大脳基底核経路の情報伝達異常
知見聡美，南部篤

パーキンソン病の病態を調べるため，ドーパミン選択

は早い興奮－抑制－遅い興奮という３相性の応答が観的神経毒 MPTP を用いて作製したモデルサルの神経活動察されたが，パーキンソン病の状態では抑制が著しく減を記録した。大脳基底核出力部である淡蒼球内節（GPi）

弱し，多くのニューロンが早い興奮－遅い興奮という２の自発発火頻度に変化は生じなかったが，大脳皮質運動

相性の応答を示した。GPi は GABA 作動性の抑制性野に電気刺激を加えて応答を調べたところ，正常状態でニューロンで構成されており，常時高頻度で発火して投39

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

射先の視床と大質を抑制している。正常な状態では大脳「直接路」を介する情報伝達が減弱して GPi が十分に抑皮質が興奮すると「直接路」を介する入力により GPi が制されないため，視床に対する抑制を解除できず無動や一時的に抑制され，脱抑制によって視床と大脳皮質の活寡動が生じると考えられる。

動を増大させて運動を起こすが，パーキンソン病ではパーキンソン病モデルサルにおける淡蒼球神経活動の相互相関
Woranan Wongmassang，長谷川拓，知見聡美，南部篤

２頭のパーキンソン病モデルサルを作製し，淡蒼球の多くの淡蒼球ニューロン同士が β 帯域の同期活動を示し

複数のニューロンから同時記録を行い相互相関を調べていた。記録を行いながら L-dopa を投与して症状が改た。パーキンソン病サルで運動時の神経活動を調べた報

善された時に記録を行ってみると，淡蒼球で観察された告はないので，軽度の症状を示したサルには運動課題を

β 帯域の同期活動が減少していた。これらの結果から 1)遂行させ，運動中の神経活動を記録した。運動パフォー

淡蒼球における独立した神経活動は随意運動の遂行に

マンスは低下はしていたが，淡蒼球のニューロンは，正必須であること，2) 淡蒼球における β 帯域の同期活動が常サルと同様に相互相関を示さず活動していることがパーキンソン病の症状発現に関与していることが示唆わかった。一方，重度の症状を示したサルは運動課題のされた。

遂行が困難だったため，安静時に記録を行ったところ，

大脳皮質−線条体路が制御する神経生理機能の解明
佐野裕美，小林憲太，加藤成樹（福島県立医科大学），小林和人（福島県立医科大学），南部

篤

アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターと逆行性に遺伝

脳皮質－線条体路の興奮誘導により，抑制－興奮という子導入が可能なレンチウイルスベクター（FuGC）を利用

二相性の応答が主に得られると予測していた。ところが，

して Cre-loxP システムにより，光駆動性イオンチャネル

抑制－興奮という二相性の応答が認められたものの，主であるチャネルロドプシン 2（ChR2）をマウスの大脳皮に興奮－抑制－興奮という三相性の応答も得られた。早質－線条体路に発現させた。このマウスの大脳皮質に光い興奮は大脳皮質－視床下核路を経由した応答である

刺激したときの応答を，淡蒼球外節あるいは黒質網様部と考えられており，ChR2 の発現を確認したところ，視床から記録した。これまでに，大脳皮質を電気刺激すると下核にも ChR2 陽性の神経終末が観察できた。大脳皮質

淡蒼球外節や黒質網様部において，興奮－抑制－興奮と－視床下核路の側枝が線条体にも投射していることがいう三相性の応答が認められることが知られており，大示唆された。

線条体投射ニューロンが制御する運動機能と大脳基底核の神経活動の解明
佐野裕美，田中謙二（慶應義塾大学），南部

篤

線条体には直接路ニューロンと間接路ニューロンの 2

奮は運動の開始や促進に，間接路ニューロンの興奮は運種類の投射ニューロンが存在し，直接路ニューロンの興動の終了や抑制に関与していると考えられている。直接40

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

路ニューロンと間接路ニューロンの両方に光駆動性イの応答を記録したところ，抑制－弱い興奮という一過性

オンチャネルであるチャネルロドプシン 2 を発現する遺の応答が認められた。黒質網様部で認められた抑制は直伝子組換えマウス（PDE10A2-tTA::tetO-ChR2 マウス）の接路ニューロン，遅い興奮は間接路ニューロンを介する

線条体に光照射すると，パーキンソン病モデルマウスにと考えられることから，線条体投射ニューロンが同時における L-DOPA 誘導性ジスキネジアと類似した行動を示

興奮した場合，直接路の作用が間接路の作用を上回るとした。そこで，線条体に光を照射したときの黒質網様部考えられた。

ジストニア様症状を示す変異マウスの病態生理学的解析
佐野裕美，堀江正男（鹿児島大学），吉岡望（新潟大学）, 知見聡美，竹林浩秀（新潟大学），南部篤

Dystonin-a アイソフォームを末梢神経のみで欠損する

スの筋電図を下肢から記録したところ，持続的な筋収縮

P0-Cre::Dst マウスや神経堤細胞から分化した細胞のみでや伸筋と屈筋が同時に収縮するといったジストニアの欠損する wint1-Cre::Dst では，歩行時の体幹捻転など典筋収縮の特徴は認められなかった。今後，後肢の運動異型的なジストニアの表現型は認められないものの，下肢常の原因を解明するため，大脳基底核や小脳から神経活

で軽度なジストニア様の表現型が認められる。このマウ動を記録する計画である。

ゾニサミドが L-DOPA 誘発性ジスキネジアに与える影響の解析
佐野裕美，南部篤

ゾニサミドは抗てんかん薬として使用されてきた薬その結果，ゾニサミドはジスキネジアを増悪させなかっ剤であるが，パーキンソン病の運動障害も改善することたがジスキネジアの出現時間を延長させた。また，大脳から，現在では抗パーキンソン病薬としても使用されて基底核の出力核である黒質網様部から神経活動を記録いる。パーキンソン病の治療には，一般的に L-DOPA がしたところ，ゾニサミドは自発発火頻度を低下させ，さ使われるが，長期間の使用はジスキネジア呼ばれる不随

らに，大脳皮質運動野を電気刺激したときに認められる

意運動を誘発する。L-DOPA 誘発性ジスキネジアに対す応答を正常に近づけていた。これらの効果から，ゾニサ

るゾニサミドの効果を解析するため，パーキンソン病モ

ミドは L-DOPA の作用時間を延長し，さらには L-DOPA

デルマウスに L-DOPA あるいは L-DOPA とゾニサミド

誘発性ジスキネジアを軽減するように作用している可を連日投与してジスキネジアに与える影響を解析した。

能性が考えられた。

L-DOPA 誘発性ジスキネジアの病態生理学的解析
Dwi Wahyu Indriani，佐野裕美，知見聡美，南部篤

パーキンソン病は黒質緻密部のドパミンニューロン

よりジスキネジアと呼ばれる不随意運動が出現する。この脱落に起因し，無動や寡動などの重度な運動障害を示の L-DOPA 誘発性ジスキネジアの病態生理学的解析を行すが，ドパミンの前駆体である L-DOPA の投与により運うため，パーキンソン病モデルマウスに L-DOPA を連日

動障害が改善する。しかし，長期間の L-DOPA の投与に投与してジスキネジアを誘発した。L-DOPA 投与後のジ41

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研究活動報告／システム脳科学研究領域

スキネジアが顕著に出現しているとき（on）と L-DOPA

大脳皮質運動野を電気刺激したときに認められる興奮−投与後から数時間以上経過してジスキネジアがほとん

抑制−興奮という三相性の応答のうち，on では抑制が増ど認められないとき（off）において，大脳基底核の出力強して遅い興奮が減弱していた。この応答の変化が不随核である黒質網様部から神経活動を記録した。その結果，

意運動の出現に関していると考えられた。

マーモセット前頭皮質の神経生理学的マッピング
纐纈大輔，南部篤

小型の霊長類動物であるマーモセットを用い，皮質内野のマッピングをするためには，記憶処理過程に関わる

微小電気刺激（ICMS）と末梢刺激に対する細胞応答を記

ニューロン活動を記録しなければならず，記憶課題遂行

録することで，大脳皮質の運動－体性感覚関連領野の神

中のマーモセットからニューロン活動を記録する必要

経生理学的皮質マッピングを行い，一次運動野（M1），がある。そこで，マーモセットにチェアー・トレーニン

運動前野，一次感覚野（S1）の詳細な体部位再現マップ，

グを行なった後に，タッチパネルを用いて，遅延期間を

また ICMS によって急速眼球運動を誘発する領野である

伴う記憶課題である遅延見本合わせ課題を習得させた。

前頭眼野（FEF）のマッピングを行った。更に前頭連合野

今後は，記憶課題遂行中のマーモセットの前頭連合野かの神経生理学的な機能マッピングを目指した。前頭連合

ら細胞活動記録を行う予定である。

視床下核による運動制御：マカクザル視床下核の化学遺伝学的抑制による運動異常長谷川拓，知見聡美，小林憲太（ウイルスベクター開発室），南部

本研究では DREADD (Designer Receptors Exclusively

篤る運動が不安定になった。

Activated by Designer Drugs) を用い，大脳基底核の視床

行動課題中に GPe と GPi から単一神経細胞記録を行っ

下核 (STN) の活動を可逆的に抑制し，運動異常を誘導たところ，STN の抑制によって平均発火頻度は GPi ではさせ，淡蒼球内節(GPi) 及び外節 (GPe) において電気生変化しなかったが神経発火列の変動が上昇した。
この結果は，GPi の動的な神経発火の制御が運動実行

理学的な解析を行った。
ニホンザルの STN に hM4Di 受容体を発現させ，に重要であることを示す。また，STN が大脳基底核の出

Clozapine N-oxide (CNO) または新規 DREADD リガンド

力を規則化させ，安定な運動を実行するメカニズムが予によって神経活動を抑制したところ，反対側の上肢によ想される。

統合生理研究部門【概要】
2018 年も他施設との共同研究が順調に進みました。国の共同研究を行っています。

内では中央大学文学部（山口教授），三重大学精神科（元脳波と脳磁図を用いた研究が本研究室のメインテー

村先生），神戸大学文学部（野口先生），愛知医科大学

マですが，最近はそれに加えて機能的磁気共鳴画像（牛田教授，西原教授），奈良女子大学（中田先生），(fMRI)，近赤外線分光法(NIRS)，経頭蓋磁気刺激(TMS)を

また国外では，米国 Temple 大学（Prof. Yosipovitch）と用いた研究も行い成果をあげています。１つのテーマに

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研究活動報告／システム脳科学研究領域

固執せず，各研究者の自主性に任せて研究を行っているof time distortion in a pre-action period. Hum Brain Mapp

ことが本研究室の最大の特徴です。研究テーマの幅が非40(3):804-817. doi: 10.1002/hbm.24413

常に広いことは，以下の研究報告を読んでいただければとの共同研究神戸大学文学部

近年の心理学研究により，視覚と運動はその時間的側自明の事だと思います。
代表的な研究を２つ紹介します。

面において相互作用を起こすことが知られている。つまKida T, Tanaka E, Kakigi R (2018) Adaptive flexibility of the

り運動準備中に提示された視覚刺激の長さ（主観時間）

within-hand attentional gradient in touch: an MEG study.

は，そうでない時に提示された視覚刺激の主観時間より

NeuroImage 179:373-384. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.06.

も長く感じる。本研究では脳磁図の時間分解能を活かし，063. 名古屋大学との共同研究

この錯覚の神経メカニズムを調べた。その結果，視覚刺注意は環境中から必要な情報を選択するための働き

激の提示によって誘起された視覚性神経反応と，運動準および仕組みである。本研究では，手指に（触覚性）注

備に伴う高次運動野からの神経シグナルが，時間感覚の意を向けた際の注意効果の手内分布様式について脳磁形成を主導する内側前頭野（時間知覚領域，下図）にお図を用いて検証した。右手 5 本の指にランダム順で触覚いて相互作用を起こしていることが示された。視覚と運刺激を与え，これに対する脳磁場応答を計測した。その動の組み合わせ効果が第 3 領域（時間知覚領域）で生じ結果，1 本の指に注意を向けたときに起こる促通性の効ていることを示す結果であり，時間錯覚を引き起こす新果は隣接指に及ぶ効果がわずかに認められること（注意

しい神経メカニズムを示唆する。

勾配），非隣接の 2 本の指に注意を向けたときには，この注意勾配が消失すること，また中間にある，課題に関係しない指に抑制的な効果が生じることが明らかとなった。以上より，触覚性注意の脳活動への影響の手内分布は注意の向け方によって柔軟に切り替わることが示唆された。
Iwasaki M, Noguchi Y, Kakigi, R (2018) Neural correlates

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

心理生理学研究部門【概要】
認知，記憶，思考，行動，情動などに関連する脳活動

ラ MRI 2 台を用いて，社会的相互作用時の 2 個体同時脳を中心に，ヒトを対象とした実験的研究をすすめている。

機能計測を行い，共同注意を始めとする共同作業の神経

脳神経活動に伴う局所的な循環やエネルギー代謝の変基盤をあきらかにしつつある。さらに，サルの神経科学化をとらえる脳機能イメーシング（機能的 MRI）と，時とヒトのイメージング研究の協調的，相補的な推進を図

間分解能にすぐれた電気生理学的手法，更には眼球カメるため，ヒト用超高磁場７TMRI をプラットフォームとラや motion capture による定量的行動計測手法を統合的して用いることにより，解剖と機能（感覚，行動・運動にもちいることにより，高次脳機能を動的かつ大局的に制御，意思決定，社会性，機能回復・可塑性）の種間相理解する。言語・非言語性のコミュニケーションを含む

同性を明らかにすることを目指す。

人間の社会行動の神経基盤を明らかにするため，3 テス

7 テスラ MR による高度脳計測基盤技術の開発
福永雅喜，菅原翔，山本哲也，濱野友希，Denis Le Bihan，定藤規弘

Jongho Lee，Hyeong-Geol Shin（Seoul National University, South Korea）
MRI による生体観察において，静磁場強度の上昇は，方，磁化率も生体組織の特徴を表す磁気共鳴パラメー

信号雑音比 (SNR) をもたらし，感度改善による空間分

ターである。磁化率画像への７テスラ MRI の適用は，従解能の向上や組織コントラストの増強に作用する。本研来法では困難であった皮質内ミエリン密度分布や鉄沈究ではこれらをふまえ，超高磁場７テスラ MR 装置によ着に由来する微細構造描出に有用である。Jongho Lee 博

る脳拡散強調画像計測技術の開発，検討を実施した。本士との共同研究により，ミエリン密度と鉄沈着を分離同研究では，生体組織の特徴を定量的に表現する組織パラ

定する新規計測法を開発し，皮質灰白質計測に応用した。

メーターとして，MRI で計測される水分子の拡散係数か

本研究成果は Neuroimage 誌に掲載された。

ら新たに S-Index を考案し，皮質灰白質に適用した。一精神神経疾患の多施設横断的脳 MRI 研究
福永雅喜，越山太輔（東京大学大学院･医学系研究科）
岡田直大（東京大学大学院･医学系研究科），根本清貴（筑波大学･医学医療系臨床医学域）
橋本亮太（国立精神･神経医療研究センター･精神保健研究所）

統合失調症の神経基盤は，未だ不明な部分が多い。こMRI 装置にて拡散テンソル画像を収集し，WAIS-III お

れまで大脳皮質下構造に注目し，健常者，統合失調症患

よび UPSA-B による認知検査を施行した。その結果，患者の体積変化の片側性，記憶機能および認知社会機能と者群では，健常者より脳梁および右放線冠前部にて有意の関連性を報告した。今年度は，大脳白質の神経線維束

な Fractional anisotoropy (FA) の低下，Radial diffusivityに焦点をおき，拡散テンソル MRI 計測による各種拡散パ(RD) の上昇がみられ，それらは，認知検査の社会性機能

ラメーターと，認知機能の関連性について検討した。統を示す下位項目と関連することを明らかにした。

合失調症患者 149 名および健常者 602 名を対象に，同一

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

アイコンタクトの神経基盤の解明：Hyperscanning EEG-fMRI を用いて
小池耕彦，中川恵理，角谷基文，定藤規弘
アイコンタクトとは単に他者の目の映像をみるという状回の脳活動が高まること，加えて前部帯状回-島皮質の行動ではなく，実時間での情報交換により自他の行動が影

機能的結合かの増強が明らかとなった。アイコンタクトの響を与え合うことにより，意図や注意の共有へと繋がる共神経基盤の詳細を解明するため，現在，Hyperscanning EEG-

同作業である。Hyperscanning fMRI を用いた研究により，fMRI 計測を開始した。解析の途上ではあるが，α 帯域(8-リアルタイムでのアイコンタクト条件では，録画された目

12Hz)における EEG のパワー，および 2 者間での脳活動相を見つめる対照条件と比較して，参加者の瞬目のタイミン

関に違いがある可能性が示されている。

グは他者のそれに強く影響を受け，また小脳半球，前部帯

視点共有の神経基盤：Hyperscanning fMRI を用いてAngela Zhang（McGill University），小池耕彦，宮田紘平，定藤規弘
映画視聴課題を用いた多くの先行研究で，2 者が同一介して情報を共有する過程の脳活動を同時記録できるの映画を見ている際には，脳活動が被験者間で相関する

Hyperscanning fMRI の方法と映画視聴課題の方法を組みことが繰り返し報告されている。また最近の研究によれ合わせた全く新しい実験パラダイムを用いて，会話を介ば，脳活動相関の強さは被験者が友人である場合に強くして 2 者が相手の視点を共有することにより，映画視聴なり，これは友人の間では物事の見方が類似しているこ

中の 2 者間脳活動相関が変化するかを検討している。

とによると解釈されている。本研究では，2 者が会話を会話を通した情報共有の神経基盤
小池耕彦，角谷基文，丸山修紀，廣谷雅子（カールトン大学），定藤規弘

我々は会話を介して，外界の情報を他者と共有していにする必要がある。我々は，会話を介したゲームをおこる。会話には自他で情報をリアルタイムで交換するといなっている 2 者の脳活動を Hyperscanning fMRI を用いてう相互作用性があり，自分が発話するもしくは他者の発記録する実験をおこなった。β 系列相関解析と呼ばれる話を聴取するという個人のプロセスに還元することは方法で解析をした結果，視覚野の脳活動が 2 者間で相関難しい。会話における情報共有のメカニズムを理解するを示すことが明らかとなった。この脳活動相関は，会話ためには，会話中の 2 者の脳活動を同時に記録し，2 者を介して共有した情報に基づいて，2 者が視覚的注意をの脳活動相関を解析して情報共有の神経基盤を明らか

協力して動かす過程に関連するものだと考えられる。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域「共同注意」の神経基盤の解明
小池耕彦，田邊宏樹（名古屋大学大学院・情報学研究科），
吉岡歩（名古屋大学大学院・情報学研究科），角谷基文，中川恵理，定藤規弘

共同注意は，狭義には，アイコンタクトの後に一者がみに注意を向ける共同注意など，より広い意味で注意を視線を動かし他者がそれを追従することで，2 者がとも共有する「共同注意」のメカニズムを解明する一連の実にある物体上で注意を共有する現象である。共同注意は験をおこなっている。これらの実験で得られたデータに発達の初期段階で現れること，また自閉症のバイオマー

対して，β 系列相関解析と呼ばれる方法で 2 者間での脳カーになるなど，そのメカニズムは社会的な能力の基盤

活動の関連性を解析した結果，注意を同じ対象に向けるとなっていると考えられる。我々は一般的な意味での共プロセスに対応して，視覚野，島皮質，頭頂葉の活動が同注意だけではなく，会話を介した共同注意，自他の好2 者間で相関していることが明らかになった。

「やる気」と運動を結ぶ神経基盤菅原翔，中山義久（東京都医学総合研究所），濱野友希，

山本哲也，福永雅喜，定藤規弘，西村幸男（東京都医学総合研究所）

外的報酬が誘導する「やる気」が，運動成果を促進す

期間中，一次運動野だけでなく，中脳の腹側被蓋野/黒質ることが報告されている。中脳は報酬の処理において重緻密部 (VTA/SNc)も賦活していた。さらに，一次運動野

要な役割を担っているが，「やる気」による運動成果促の準備活動量は直後の動作時の反応速度と最大把持力進に寄与するかは分かっていない。そこで，期待報酬量の両方を予測する一方，中脳の活動量は最大把持力のみを変えてやる気を操作し，直後の把持動作に与える効果を予測することが明らかとなった。これらの知見から，を調べ，その効果を媒介する神経基盤を機能的 MRI に報酬が引き起こす「やる気」は，中脳と一次運動野の準よって検討した。

備活動を増大させることで，運動成果の向上に寄与することが明らかとなった。

結果として，期待報酬量が増えるほど直後の把持動作の反応速度と最大把持力は向上した。動作実行前の準備

第二言語文産出時の意味的および文法的符号化の神経基盤
統語的プライミングを用いた fMRI 実験による検討
中川恵理，小池耕彦，角谷基文，島田浩二（福井大学），牧田快（福井大学），吉田晴世（大阪教育大学），横川博一（神戸大学），定藤規弘

二者間での物の受け渡し場面は，英語で二重目的語構

処理負荷が高いという仮説を検証するため，統語的プラ

文(D)か前置詞を用いる構文(P)で表現できる。P と D は

イミング効果を利用した fMRI 実験を行った。その結果，意味が同じにも関わらず英語母語話者とは異なり日本

D は P よりも反応時間が長く誤答も多かった。対応する

人は P を選好する傾向がある。P と比べ D の産出は統語

神経基盤として言語性ワーキングメモリ負荷の増大に

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

より活動する左下前頭回を含む前頭から頭頂にかけてする方が誤答が減るというプライミング効果がみられ，の領域と両側の小脳が同定された。本結果は統語処理に

後頭から頭頂領域での活動が対応していた。これらは P・かかるワーキングメモリ負荷が大きいため D の発話がD に共通である意味処理に関連する領域であることを示困難であることを示している。また，P または D を非構唆している。

文の後に産出するよりも構文（P または D）の後に産出

自己の行動に随伴した社会的な承認・拒否反応の神経基盤
中川恵理，角谷基文，小池耕彦，定藤規弘

自己の行動に随伴した他者のポジティブな音声反応

して他者が音読する条件を設けた。実験の結果，ポジテ

は嬉しいと感じられ，内側前頭前野(mPFC)が活動するが，ィブ反応は気分評定値を上げネガティブ反応は下げる

視覚的な反応やネガティブな反応でも同様かは自明でこと，自己が関与するときにこの効果は増強され，mPFCはない。承認や拒否といった社会的な信号は mPFC と初が活動することが示された。発話者が自他いずれの場合

期視覚野(V1)を含む神経ネットワークにより評価されても拒否と比べて承認は右 V1，承認と比べて拒否は左 V1いるという仮説を検証するため fMRI 実験を行なった。

を賦活させた。さらに mPFC から左 V1 への結合はネガ

被験者は文字提示される疑似英単語を音読後，英語教員

ティブ反応，右 V1 への結合はポジティブ反応により増による視覚的な反応を観察し気分を評定した。反応は三強することが明らかになった

種類（ポジティブ/ネガティブ/無反応）あり，統制条件とHCP 準拠の課題 fMRI データ解析の汎用パイプライン構築とその追跡眼球運動課題への応用
山本哲也，福永雅喜，定藤規弘

Washington University in St. Louis を中心とする Human

各眼球運動に関連する脳領域の特定を試みた。サッケー

Connectome Project（HCP）が提供する HCP Pipelines は，ドでは，前頭眼野で有意な活動が見られたのに対し，追コホート研究向けに構築された前処理・解析ツールであ跡眼球運動では，これより僅かに内側の領域で有意な活り，我々が日常的に行う汎用的な課題 fMRI データの統動が見られた。撮像から統計解析に至るまで，一貫して計解析には対応していない。本研究では，個人・集団統

HCP ベースの手法に則ることで，位置精度向上の恩恵を計解析用の汎用パイプラインを新たに構築し，これを追受けた結果が得られた。このことは今後の様々な課題

跡眼球運動課題中の fMRI データに適用した。被験者にfMRI 実験における有用性を示唆している。

は，追跡眼球運動とサッケードを交互に行ってもらい，模倣による意図の共有に関わる神経基盤宮田紘平，小池耕彦，中川恵理，原田宗子（広島大学），角谷基文，山本哲也，定藤規弘

模倣はコミュニケーションの一形態であり，2 者が模為を行い，行為に付随した意図の共有を行う。本研究で倣する・模倣されるという異なる役割を通して，同じ行

は表情の模倣課題を用いて，模倣による意図の共有に関47

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

わる神経基盤を調べた。16 ペアの参加者は 2 台の機能的

右下頭頂小葉の活動がペア特異的に同期することを明

磁気共鳴画像（fMRI）装置にそれぞれ入り，ビデオシス

らかにした。この右下頭頂小葉の活動の同期は表情を作

テムを通して，うれしい顔，かなしい顔，口を開けた顔る際の動きの速さが類似しているペアほど高かったこの表情模倣を行った。その結果，模倣・被模倣はそれぞとから，行為意図の共有を反映していることが示唆されれ特異的な心理作用によって異なる神経活動を示すが，た。

自閉スペクトラム症者における自他随伴性処理の神経基盤の検討
角谷基文，岡本悠子（福井大学），小池耕彦，谷川翼，岡沢秀彦（福井大学），

小坂浩隆（福井大学），定藤規弘

近年の研究で，ASD 者における他者との関わりへのモ者と ASD 者を対象に，自他の随伴性課題を用いた fMRI

チベーションの低さが，社会的相互作用における様々な実験を実施した。結果，定型発達者と比較して，ASD 者

質的障害の原因であるとの仮説が提案されているが，なは自分の行為に随伴する他者の行為（社会的随伴性）にぜモチベーションが低いのかは不明である。ASD 者は自伴って生成される嬉しさが減弱していることが示され己に関連する刺激への反応が弱いことが知られており，た。さらに，ASD 者は，内側前頭前野における自身の行

自身の行動に随伴する外的刺激を処理する過程に問題動に関連する他者の反応の処理が減衰していることががあり，他者の反応が報酬となっていない可能性がある。

示された。以上の結果から，ASD 者は社会的随伴性処理

本研究では，ASD 者が社会的相互作用へのモチベーショ

障害により，他者の反応から感じる嬉しさは弱いことがンが低い理由を検討することを目的に，成人の定型発達

実験的に明らかになった。

運動学習での一次運動野の統合的役割
濱野友希，菅原翔，福永雅喜，定藤規弘

一次運動野 (M1) は運動学習において重要である。こえた。この仮説を検証するため, 最大速度モードと一定れまでの研究で, 練習モードに応じて記憶痕跡が異なる

速度モードの練習を含む系列運動学習中に, ７テスラ装

脳領域に生成されることを示した。M1 はこれらの異な置による機能的 MRI 計測を行なった。各モードの開始合

る記憶を統合していると予想されるが，明らかになって図に伴う活動上昇を, 準備活動として評価した。結果といない。本研究では, 運動実行と記憶想起を切り分ける

して, 右 M1 では最大速度モードと一定速度モードに共ため, 実行前の準備段階に注目した。もし M1 が記憶想通した準備活動増加が示された。本研究の結果は, 練習

起時の統合に関与するならば, どのモードで実行する場

モードに応じた異なる運動記憶が, 想起時に M1 で統合

合も共通して M1 の準備活動が学習を通じて強まると考されることを示唆している。

48

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

多ボクセルパターン解析で明らかになった前頭眼窩皮質(OFC)における味覚体験の表象
吉本隆明，近添淳一，岡崎俊太郎，角谷基文，高橋晴香，中川恵理，小池耕彦，北田亮，岡本士毅，

小阪浩隆（福井大学），中田正範（自治医科大学），矢田俊彦（自治医科大学），定藤規弘

前頭眼窩皮質(Orbitofrontal cortex: OFC)において,対象験を行った。多ボクセルパターン解析の結果，lateral OFCの同一性 object identity や主観的価値 subjective value とでは,食品の視覚刺激を個別に表象しているが,その表象

いった次元の異なる情報が統合されていることが知らは栄養状態の変化の影響を受けることが分かった。さられているが，これらの multidimensional representation がどに,その神経表象の変化は栄養状態の変化による主観的のように相互に作用しているかを統合的に調べた研究

価値の変化だけでは説明できないことがわかった。以上

はなされていない。

から,OFC が主観的価値だけでなく個別の味覚体験を表象していることを示唆された。

私たちは空腹時・満腹時双方に，128 種類の食品画像の価値を評価しているときの脳活動を測定する fMRI 実

7T MRI を用いたヒト淡蒼球内部構造の描出: 3T MRI との比較
丸山修紀，福永雅喜，定藤規弘

淡蒼球 (Globus Pallidus: GP) は MML (Medial Medullary

た。7T MRI 装置 (MAGNETOM 7T，Siemens) および 3T

Lamina) により外節(external GP: GPe) と内節 (internal

MRI 装置 (MAGNETOM Verio，Siemens)，32 チャネル受

GP: GPi) に分けられ，GPi は AML (Accessory Medullary

信 コ イ ル を 用 い て ， GP の 内 部 構 造 の 描 出 に 必 要 なLamina) により GPie と GPii に分けられる。パーキンソ

0.5×0.5×0.8 mm3 の PDWI と T2WI を得た。MML と AML

ン病に対する脳深部刺激療法 (Deep Brain Stimulation:の視認性は定性的に評価した。また自作プログラムを用DBS) は，GPi を対象とするが，GPii への正確な電極留

いて Raw データから受信コイルの感度不均一を考慮し置が治療効果を左右する。これまで GPi の位置は，術前た定量的感度画像を得た。GP の長軸に垂直方向の信号の プ ロ ト ン 密 度 強 調 画 像 (PDWI) や T2 強 調 画 像

強度プロファイルから MML に対する GPe と GPie およ(T2WI) が指標とされてきた。しかし，従来の 3T MRI でび AML に対する GPie と GPii の 4 ヶ所のコントラスト

は，GPi は確認できるものの，その内部構造の同定は容比を算出し，2 要因の分散分析を行った。

易でない。一方，7T MRI は信号雑音比およびコントラス

3T は僅かに MML を描出したが，AML はほとんど視ト雑音比の向上により，脳微細構造を実用的な時間で描認できなかった。7T では MML と AML を明瞭に視認で出できる。そこで 3T と 7T で MML と AML の描出能にきた。7T の T2WI は 4 ヶ所すべてで 7T の PDWI と 3Tついて比較した。

よりも 10%以上高いコントラスト比を示した (p <0.05)。
7T MRI の応用によって，従来よりも精度の高い GPii

倫理審査委員会の承認後，同意を得た健常ボランティ
ア 11 名 (男性 5 名，女性 6 名，平均 21.5 歳) を対象とし同定が期待される。

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／システム脳科学研究領域

社会的相互作用を伴う意思決定の神経基盤
南條啓孝，宮田紘平，小池耕彦，定藤規弘ために, 行動実験からそのメカニズムを検討した。

我々の意思決定は 他者との相互作用を通して向上する
ことが知られている。 このことは, 知覚弁別課題を用い具体的には, 知覚弁別課題を 2 者で行い, 他者の判断をて, 他者との会話を用いた相互作用のもとで一つの意思知ることのできる 2 者条件と, 自身の判断しか知ることの決定する条件, および単独で意思決定する条件の差異にできない 1 者条件を設定した。結果として, 他者の判断をより行動学的な所見から検討されてきた。 しかしながら,得ることにより自身の判断はより正確な判断へと変更さ

なぜ相互作用が知覚認知能力の向上に寄与するかについれることが明らかになった。今後，hyperscanning fMRI をては理解が進んでいない。 本研究では, 社会的相互作用

用いて，他者情報統合による意思決定の神経基盤を明らかがヒトの意思決定機能を向上させる神経基盤を検討するにする予定である。

Semi-model free analysis of whole brain activities captures
temporal changes of cognitive processes
Yutaro Koyama1,2，Junichi Chikazoe1，Koji Jimura3，Norihiro Sadato1,2（1 National Institute for Physiological Sciences
2 The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)
3 Departmentof Biosciences and Informatics, Keio University）

The present method explored the activation mechanism ofeach trial, the auditory network was firstly activated, followed by

the neural networks in the time domain during the performancethe activation of the arithmetic network. Consistent withof the complex tasks, by modeling the whole brain activity as

behavioral results, the estimated activation of the finger-tapping

the linear combination of parallel computation of multiple

network was time-locked to response timing at each trial.

neural networks at a given time.

Moreover, we could recover the order of these 3 cognitive
processes without using timing information a priori.

We first created 3 network templates (i.e. auditory, arithmetic,
and finger-tapping) corresponding to cognitive processes

These results demonstrate that the proposed method canrecruited in the task. Without explicitly using timing information

capture the temporal transitions of the cognitive processes which

we decomposed the whole brain activity with the 3 functionalcannot be measured by conventional time domain analysis.

network templates. As expected from the content of the task, in50

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／個別研究

個別研究
個別研究（大橋研究室）【概要】に提供しているか，その原理とメカニズムの研究が精力

当研究室では細胞内膜系の生理機能とそれを担うメ

的に進められている。

カニズムをテーマに研究を行なっている。細胞内膜系では，生体膜の分裂・融合によってオルガネラを行き来す

我々は，発生過程のシグナル制御，特に平面細胞極性

るメンブレントラフィックにより，物質の輸送，分配が(PCP)形成に注目し，そこで細胞内膜系がはたす役割と，行われている。分子は，その機能を発揮すべき細胞内外

そのメカニズムの研究を進めている。PCP シグナルは，の正しい場所に送り届けられる。この「古典的な」物流

内耳の有毛細胞が一貫した方向性を示すように，組織全機能に加え，メンブレントラフィックが，一見無関係な体のグローバルな極性を感知して個々の細胞の極性を細胞間，細胞内のシグナル伝達において，これまで考え生み出す役割を果たしている。その空間情報制御をになられてきた以上に様々な役割を担っていることが注目う特徴から，位置情報とシグナル制御の重層的関係が興されている。細胞内分子の輸送選別が，シグナル伝達の味深い系である。組織レベルと細胞内レベルの時空間情分岐選別に直結していることを背景に，細胞内膜系が位報をつなぐインターフェイスとしての細胞内膜系の役

置情報を介してシグナル伝達の動的な制御の場をいか割を解明することが，現在の主要テーマである。

細胞内膜系の選別輸送のメカニズムと発生シグナル制御
大橋正人，木下典行（基礎生物学研究所）

哺乳動物モデル細胞系とアフリカツメガエルの発生て,関連する新たな制御因子の探索を可能とするため実実験系を相補的に利用し，PCP シグナルを制御する細胞

験系の確立を進めた。本年度はこれまでに開発を進めて内膜系タンパク質の候補を見出してきた。これまでに，きた細胞のポピュレーションの変化をとらえたシグナ

これらの制御機能分子のいくつかについて細胞内局在

ル応答の定量的検出法の信頼性をさらに確保するためを規定する配列構造を同定し，その作用が，PCP シグナの改良を進めた。蓄積したデータの解析により,定量性のル下流の細胞骨格制御と関連していることを示唆する障害になっていると考えられる問題点を明らかにし，そ

データを得ている。また，タンパク質機能阻害実験系のれを回避する新たなアイディアにより実験を再設計し，工夫と，それを元にした機能阻害スクリーニングによっ改善を確認した。

個別研究（毛利研究室）【概要】
有性生殖をする多くの生物は雄性配偶子（精子）と雌卵に伝えられるのか，その後，卵内でどのような反応が性配偶子（卵）の融合に伴う劇的で普遍的な活性化現象，

引き起こされて発生のプログラムがどのように実行さ受精を行う。それは個体発生という重要な現象への引金れるのか不明な部分が多い。また，卵が活性化されるたである。しかし，受精機構の詳細はいまだに謎に満ちてめにはどのように雌雄両配偶子が成熟するのか，いまだいる。どのように精子が卵に近づいてどのように卵を活不明である。受精時の卵内の Ca2+増加は普遍的な現象と性化させるのか，その刺激のシグナルは何でどのようにして知られている。哺乳類，鳥類，一部の爬虫類では卵51

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／個別研究

内 Ca2+ 変化は精子が持ち込む因子，タンパク質によっ

トデ卵母細胞の未成熟，成熟途中，成熟完了時について，て引き起こされることがわかってきた，しかし，もっとまたエダアシクラゲの卵成熟時の電気生理学とイメー

単純な海産無脊椎棘皮動物ウニやヒトデではまだ不明

ジングにより，膜電流と卵内 Ca2+ 変化の関係についてである。今年度も，数種のウニ卵の受精時，イトマキヒ研究を行った。

棘皮動物卵受精時の膜電流変化と Ca 変化についての比較生理学的研究
毛利達磨

大西洋産のウニ L.variegatus の受精時の脱分極変化を-20 mV や-30 mV の電位だけでなく-80 mV までの電位

電位固定法で測定すると膜電流が得られる。その膜電流で固定した時の活性電流を測定しデータを増やした。ウ

変化のパターンは 3 つに分類される。一つは精子が進入ニの種によって同じ電位固定下でもかなり電流の大きする場合(activation current(AC)と呼ばれる)で，最初の小さやパターンが L.variegatus とは異なることがわかった。

さな内向き電流 Ion ，続いて肩の電流(Ism) ，そしてピー

代表的なウニヒトデの-20mV 電位固定時の活性電流のク電流 Ip となり不活性化して外向き電流に変わる。もうピークの大きさは単位面積当たりの密度電流で示すと２つは精子が進入しない場合であり，一つは Ion が起こっアカウニ＞バフンウニ≧タコノマクラ＞イトマキヒト

た後，少し引き続き内向き電流が流れるが，すぐに静止

デの順であった。しかし，精子―卵融合を意味する Ion にレベルに戻る反応（sperm transient(ST)）と静止レベルについてはバフンウニ＞タコノマクラ≧アカウニ＞イト

戻った後再び正常受精時と同様な内向き電流が流れる

マキヒトデの順であった。このことは種によるチャンネ(modified AC)パターンである。しかし，日本産のウニヒ

ル数の違いと融合の仕方の違いを示唆した。Ism を示す

トデでどのような膜電流変化が起こるのかまたそれにのはアカウニのみであった。深い負膜電位固定下での電伴う細胞内 Ca 変化はどのようなものか明白でなかった。

流変化はイトマキヒトデ以外のウニでは L.variegatus と受精時電位固定下の生殖時期の異なる日本産のウニと同様に ST を起こす傾向が強いこと，またその時の Cai 変

ヒトデの内，バフンウニ（1 月～4 月），タコノマクラ（7化が-20mV 固定下に比べて早まることがわかった。今後，

月～8 月），アカウニ（11 月～12 月），イトマキヒトデ

精子侵入と細胞内アクチン細胞骨格との関係，アクチン（5 月～7 月，9 月～11 月）の 4 種の活性電流について

重合阻害剤存在下の活性電流の測定も含めた比較生理

イメージングと組み合わせて測定実験を実施した。電位学的内容の論文にしたい。

イトマキヒトデ卵母細胞の卵成熟時のカルシウム遊離機構の発達と膜電流変化の研究
毛利達磨，経塚敬一郎（東北大学大学大学生命科学研究科）

イトマキヒトデ卵母細胞は卵成熟ホルモン 1-methylの自然リガンドを二次伝達物質とする機構が存在するこ

adenine(1-MA)添加後，約 70 分で成熟する。イトマキヒトとが知られている。ヒトデ卵は NAADP による Ca 遊離機

デ成熟卵(MO)の受精時の膜電流変化は他のウニに比べて構が最初に卵成熟前に発達し，IP3 による Ca 遊離機構は小さいが，Ism は示さず一様に下向きの電流パターンを示

卵成熟時に徐々に発達すると報告された(Takahashi I and

した。，イトマキヒトデの成熟途上卵（PMO,1-MA 添加後

Kyozuka K 2016 Zygote doi:10.1017/S0967199416000186)。

15 分）の媒精では細胞内 Ca と膜電流変化が呼応して振動

IP3 の阻害剤ヘパリンを注射したところ，成熟途上卵でもする現象が高い確率で起こることを発見した。一般的に細抑制されることがわかった。このことは成熟途上卵媒精時

胞の Ca 遊離機構としては IP3，cADPR，NAADP の 3 種類にも IP3 の Ca 遊離機構が働いていることを示唆する。成52

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／個別研究

熟卵（MO）と PMO の媒精時細胞内 Ca 増加を比較するとし振動する現象を示した。上記 Ca 振動と IP3 による Ca 遊

PMO ではピーク値はあまり変わらないが，ゆっくりと増加離機構の発達についてもう少し考察しぜひ論文にしたい。

エダアシクラゲの受精時および卵成熟時の成熟ホルモンによる電位変化と細胞内カルシウム変化
毛利達磨，出口竜一（宮城教育大学）

エダアシクラゲの卵成熟はあるペプチドホルモンにロールとして高 K 溶液添加により脱分極が起こること

よって誘導されることが知られている。しかし，その時から確認されたで。また，電位依存性色素 FluoVolt によの電位変化や細胞内 Ca 変化については知られていな

るイメージングでも同様の結果を得た。今後は細胞内 Ca

かった。合成されたペプチドホルモン RPRPa を添加した

変化についてもホルモン添加時受精時両方での実験を

ところ膜電位の変化はなかった。このことは正コント

予定している。

個別研究（山肩研究室）【概要】
脳の高次機能，中でも学習・記憶に関わる分子メカニ

特に多く存在し，学習・記憶の基本現象とされるシナプズムの解明は，記憶の異常を伴う脳疾患や老化による脳スの長期増強（LTP）に不可欠の分子と考えられている。

機能低下の予防・治療に欠かせない。当研究室では，そ

私達は，このキナーゼの酵素活性をなくした遺伝子改変の過程で重要な役割を果たす脳内の蛋白質リン酸化酵

マウスを作製し，生化学・細胞生物学・組織化学・電気素，Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ

II

生理学・行動科学など様々な手法を用いて解析すること（CaMKII）に重点を置いて，研究を進めている。CaMKII

により，このキナーゼの生体内での役割を解明しようとは，神経細胞間の情報伝達の場であるシナプスの後部にしている。本年度は，以下の課題を中心に研究を行った。

海馬記憶と扁桃体記憶へのカルモジュリンキナーゼ IIα 活性の関与の違い
山肩葉子，柳川右千夫（群馬大学），井本敬二
Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II

ノックインマウスを用いて様々な学習・記憶行動課題を（CaMKII）は，脳に多く存在する蛋白質リン酸化酵素で，調べたところ，CaMKIIα のキナーゼ活性は，空間認識記

学習・記憶の分子メカニズムに関わることが知られてい憶を初めとする海馬依存性記憶の獲得には必須であるる。中でも神経細胞に特異的に発現するアイソフォーム，のに対し，扁桃体依存性記憶の形成には必ずしも必須で

CaMKIIα は，その中心的な役割を果たす。一方，記憶にはないことが判明した。また，反復トレーニングの実験は複数の種類があり，脳内の異なる部位が担っているが，結果から，CaMKIIα 活性が PTSD などで見られる恐怖反それぞれに対する CaMKIIα の関与の違いはよくわかっ

応の全般化を抑制する因子として働く可能性が示唆さていない。そこで，我々の作製した不活性型の CaMKIIα

れた。

53

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／個別研究

個別研究（佐竹研究室）【概要】
三者間シナプス（tripartite synapse：シナプス前細胞，

ストニアパーキンソニズム (RPD)，小児交互性片麻痺

シナプス後細胞，両者を被覆するグリア細胞の三者構造）(AHC) な ら び に CAPOS 症 候 群 の 病 態 モ デ ル 動 物の概念に基づき，脳・中枢神経系における情報処理の仕Atp1a3+/-（Na,K-ATPase 3 サブユニット遺伝子ヘテロ欠組みを解き明かそうとしている。また，遺伝子改変病態

損マウス）の小脳において，興奮性アミノ酸輸送体

モデル動物の解析から，脳神経疾患の発症機序を解明す(excitatory amino acid transporter, EAAT) の機能を検討しるとともに，新規治療法の開発を目指している（共同研

た。EAAT は，Na,K-ATPase により作られた細胞膜内外究）。

の Na+/K+濃度勾配を利用して，神経細胞からシナプス間

今年度は，抗がん剤候補物質 roscovitine（Cdk5 阻害薬，

隙に放出された興奮性伝達物質グルタミン酸 (Glu) のCav2 チャネル作用薬）が小脳 GABA 作動性シナプス伝

回収 (recycling) を仲介する二次能動輸送体である。

達におよぼす影響を観察し，GABA 含有シナプス小胞体

Atp1a3+/-では，神経細胞とグリア細胞の Glu 回収能が野の開口放出機構について追究した。また，急速発症性ジ生型と大きく異なることを発見した。

Roscovitine のシナプス前促通作用：分子的基盤の検討
佐竹伸一郎

Roscovitine には，小脳顆粒細胞－分子層介在神経間合阻害薬 TPMPA (100 M) による IPSC 振幅阻害作用は

Glu 作動性シナプスにおいて，シナプス小胞体の多重性

著しく減弱した。また roscovitine の IPSC 減衰時間延長

放出を促進させる作用がある (Satake and Imoto, 2014)。

作用も，TPMPA と dextran (40 kDa, 5% w/v) により強く

また roscovitine は，小脳分子層介在神経－プルキンエ細阻害された。これらの結果は，roscovitine の作用により胞間 GABA 作動性シナプスにて記録した，抑制性シナプ促進した，GABA 含有シナプス小胞体の多重性放出に伴ス後電流 (IPSC) の振幅と減衰時間 (decay) をシナプス

い，①シナプス間隙の GABA 濃度が高まることにより前性機構により増大させることを見出している。

IPSC の振幅が増大したこと，②シナプス間隙から拡散しRoscovitine の IPSC 振幅・減衰時間増大作用に多重性た GABA が低濃度でシナプス外 GABAA 受容体を活性化放出が関与しているか否かを検討した。Roscovitine (30することにより IPSC の減衰時間が延長したことを示唆

M) の先行投与により，高速解離性の GABAA 受容体競している。

Atp1a3+/- の病態解析：EAAT 機能の神経－グリア補償作用
佐竹伸一郎
池田啓子（国際医療福祉大学），川上潔（自治医科大学）

光解除性グルタミン酸 (RuBi-Glu) の遊離（光照射時

RDP/AHC/CAPOS 病態モデルマウス Atp1a3+/- 小脳に適

間：5 ms）に伴い記録される EAAT 電流 (photo-uncaging

用し，①プルキンエ細胞にて誘発した PTC の振幅が野生

evoked transporter current, PTC) と EAAT の Glu 輸送モデ

型の約 1/2 に減弱していること，逆に②バーグマングリ

ル（代替アクセスモデル）に基づき，記録細胞の Glu 輸ア（アストロサイトの一種）の PTC は振幅が約 2 倍に増送行程を評価する実験系を確立した。この評価系を強していることを発見した。Atp1a3+/- では，プルキンエ

54

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／個別研究

細胞の Glu 回収能が減弱しており，その減弱分をグリア少していた。一方，EAAT1（グリア細胞特異的サブタイ細胞が EAAT の機能を亢進させることにより補償していプ）の含有量は野生型の約 2 倍に増えていた。Atp1a3+/-

ると考えられる。

において観察された，プルキンエ細胞の PTC 減弱とグリ

この神経－グリア補償機構の分子的基盤を明らかにア細胞の PTC 増強は，それぞれ EAAT4 タンパク質の含するため，小脳細胞膜画分における EAAT と Na,K-

有量減少と EAAT1 タンパク質の含有量増大に起因する

ATPase のタンパク質含有量を免疫ブロット法により比と結論した。引き続き，EAAT と Na,K-ATPase の各サブ

では，EAAT4 と Na,K-ATPase 3 サブ

タイプ間の機能的連関や神経－グリア補償機構がジスユニット（いずれもプルキンエ細胞に特異的に発現するトニアや片麻痺の病態において担う役割を追究していサブタイプ）のタンパク質含有量が野生型の約 1/2 に減

る。

+/-

較した。Atp1a3

55

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／研究連携センター

研究連携センター【概要】
研究連携センターは 2016 年 4 月に設立され活動を開

研究者を横断的に束ねて毎年全体会合を行う，これまで始した。本センターは，共同利用研究推進室，学術研究「包括脳」が担ってきた役割を継承するものである。(3)支援室，NBR(National Bio-Resource)事業推進室，流動連生理学研究所はこれまで実験用サルの供給事業を行っ

携研究室，国際連携研究室の 5 室により構成される。(1)てきた。NBR 事業推進室は，この事業の担当部署を明確

共同利用研究推進室は，大学共同利用機関として生理学化し，これまでの脳機能計測・支援センターの霊長類モ研究所の担う重要な役割である共同利用研究の推進を

デル動物室を改変して設けられた。(4)流動連携研究室は，担う。具体的には，共同利用研究の実施希望者に対し対2015 年度末で閉鎖となった多次元共同脳科学推進セン

応できる研究手法や研究部門を紹介する等のいわば相ターから本センターに移設されたもので，国内の研究者談窓口としての役割を果たし，また機器設備や研究手法のサバティカル滞在による研究の推進を目的として，随に関する要望の汲み上げも行う。(2)生理学研究所は基礎時募集を行っている。(5)国際連携研究室は，外国人客員

生物学研究所と共に，2016 年度より新学術領域研究「学教授が長期滞在して運営する 3 年の時限付き研究室で，術研究支援基盤形成」のひとつである「先端バイオイ

国際連携研究の推進を目的としている。2017 年度から

メージング支援プラットフォーム」事業を担当している。

NeuroSpin（フランス原子力・代替エネルギー庁）の元学術研究支援室は，このプラットフォームにおける光学

Director である Denis Le Bihan 博士が外国人客員教授と顕微鏡，電子顕微鏡，機能的磁気共鳴装置等を用いた先

して研究室の P.I.を務め，7T- MRI を用いたヒト脳イメー

端的技術支援の遂行をサポートする。また，学術研究支

ジングの研究，特に拡散強調画像の新規撮像法および解援室は「次世代脳」プロジェクトの支援を行う。これは，

析法の開発に取り組んでいる。

多数の脳科学関連の新学術領域等の日本全国の脳科学

共同利用研究推進室【概要】
いる。

共同利用研究推進室は，全国の他大学や研究機関に所属する研究者が生理学研究所においてスムーズに共同

共同利用研究推進室では，これらの最先端設備や研究

研究を円滑に遂行することができるようサポートする

技術を必要とする全国の大学や研究機関，企業に属するための総合案内窓口として，2016 年度に発足した。

研究者と，生理学研究所を繋ぐことを第一の目的とし，生理学研究所では，他大学や研究機関では購入，維持，関連学会や生理学研究所外で開催される研究会などへ

管理，運営が困難な連続ブロック表面走査型電子顕微鏡

研究所紹介のためのブース展示を行うなど，共同利用研（3D-SEM）や多光子励起顕微鏡などの各種顕微鏡や，２究を周知，支援する活動の全般を担っている。

個体間同時計測磁気共鳴画像装置（dual fMRI），7 テス

2018 年度は，2 件の所外開催の研究会（玉川大学・9 月

ラ MRI，脳磁場計測装置（MEG）など，最新の大型実験

7 日- 8 日・「ヒト脳イメージング研究会」；名古屋市立

機器を多数整備し，全国の研究者へ機器と人的な技術支

大学・10 月 17 日- 18 日・「神経発達・再生研究会」）を援を行っている。また個々の研究室では作成，調整が困実施した。また，2019 年 3 月 28 日- 31 日に，神戸コン

難な高品質のウイルスベクターの作製拠点としての役

ベンションセンターで開催された第 9 回アジア・オセア

割を担い，脳科学研究に有用なウイルスベクターの開ニア生理学会連合 2019 年大会においてブース展示を実発・作製・提供と，技術的支援にも積極的に取り組んで施し，共同利用研究の周知活動を行った。

56

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／研究連携センター

学術研究支援室【概要】
論した。

学術研究支援室では，研究所のミッションの一環として，以下の 3 つの事業の運営を進めている。

・「次世代脳」プロジェクト
・先端バイオイメージング支援プラットフォーム（ABiS）

2016 年度に，10 を超える脳科学分野の新学術領域研2016 年度より開始された新学術領域研究（学術研究支究が協力し，全体会合を行うための枠組み「次世代脳」

援基盤形成）の 1 つである，ABiS の運営事務局を担当しプロジェクトが立ち上がり，本室はその事務局を務めてている。狩野客員教授が代表を務める ABiS は，生理学いる。本プロジェクトは，全国の脳科学研究者を横断的研究所と基礎生物学研究所が中核機関を担う，各種顕微に束ね，若手育成を主眼においたシンポジウムの企画，

鏡や MRI による先端的イメージング観察及び画像解析

ウェブサイト運営やメーリングリストによる関連情報

技術支援プラットフォームであり，共同利用研究と相補発信を行い，脳科学コミュニティを支える取組を進めて的な取組として，全国の連携機関とネットワークを構成いる。今年度は，2018 年 12 月 12 日～14 日に第 3 回冬し，オーダーメイド型の支援を行う事業である。今年度のシンポジウムを実施した。

は，前年度と同様にオフィシャルウェブサイトにおいて，ABiS の支援内容，公募情報，会議や研究集会の案内，ト・戦略的国際脳科学研究推進プログラム（国際脳）レーニング開催情報，支援による成果発表等を随時発信

世界の国家的プロジェクトとの連携を強化し，我が国するとともに，種々の学会でのブース出展やシンポジウの，ひいては世界の脳科学研究の飛躍的な発展に貢献す

ム共催による周知活動を行った。また，初年度に構築しることを目的として，AMED 事業として「国際脳」が今た応募・審査・成果報告を一貫して行えるオンライン申年度 6 月より開始された。また，11 月には，本プログラ

請システムの改修を行った。2019 年 2 月 17 日～18 日にムを機動的かつ円滑に運営し，戦略的な国際展開に資すは，66th NIBB Conference/ABiS International Symposium

る成果創出の加速，さらには日本の脳科学研究における“Cutting Edge Techniques of Bioimaging”を開催し，バイ

国際的なハブとなる研究推進支援を実施する中核的組

オイメージング分野の最先端の技術，特に超解像イメー

織として，生理学研究所が採択され，本室はその事務局

ジングとライブセルイメージング研究に関する最新成を務めることとなった。今年度は，支援体制を構築し，果を共有し，今後のバイオイメージング分野の展開を議

ウェブサイト運用を開始するなどの業務を行った。

NBR事業推進室【概要】
文部科学省補助事業ナショナルバイオリソースプロ

動物として繁殖育成し，国内の研究者を対象に安定してジェクト（NBRP）「ニホンザル」は 2002 年に発足し，提供する事を目的としている。事業推進の柱として 2018

自然科学研究機構生理学研究所が代表機関となって京

年度は以下４つの業務を行った。

都大学霊長類研究所（分担機関）と共同推進してきた。
2017 年度からの第４期 NBRP「ニホンザル」は京都大学（１）研究用ニホンザルの繁殖・育成体制の整備

霊長類研究所を代表機関，自然科学研究機構生理学研究

ニホンザル繁殖事業の集約のために，年間８０～９０

所を分担機関とする新体制で本事業を推進している。ニ頭を生産して年間７０頭を出荷する体制へ移行し，生理

ホンザルは優れた認知能力を持ち，我が国の高次脳機能学研究所外部委託施設ではサル繁殖事業の停止を続け研究に不可欠なモデル動物である。NBRP「ニホンザル」ている。生理学研究所外部委託施設では 2018 年度末時

は病原微生物学的にも安全かつ付加価値の高い実験用

点で繁殖母群１８６頭，育成仔ザル９頭を飼養保管して57

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／研究連携センター

供応募書類を審議するために７回（うち４回はメール会いる。

議）開催した。
２）ユーザーコミュニティとの連携（２）研究用ニホンザルの提供事業の実施
提供数については３０件９７頭の応募があり，３０件

研究者コミュニティとの連携協力，情報の共有を図る

９６頭が採択・提供された。提供先機関は理化学研究所，ために使用者会議を開催すると共に，情報伝達のために

関西医科大学，大阪大学，自然科学研究機構，北海道大ホームページを活用した。また，実験動物使用者会議を学，放射線医学総合研究所，山梨大学，玉川大学，京都

開催し，ユーザーとの意見交換を行った。

大学，獨協医科大学，近畿大学，東北大学，福岡大学，

３）事前講習会の開催

新潟大学，産業技術総合研究所である。

事前講習会を開催して，ニホンザル提供を希望する研究者に対して教育と指導を行った。今年度は京都大学（4/17），大阪市（7/25），東京都日本橋（9/5）にて計３（３）研究用ニホンザルの組織試料提供の実施
NBRP「ニホンザル」事業がより広く周知されるに伴い，回開催した。

血液等の組織試料を要望する研究者からの問い合わせ

４）母群検討委員会が増えたため，提供組織試料の確保や輸送方法など解決

生理学研究所外部委託施設の繁殖母群について話しすべき課題は多くあるが，2014 年度から組織試料の提供合うために，生理学研究所所長の諮問機関として設置さを試験的に開始し，引き続き 2018 年度も組織試料の提れた。今年度の母群検討委員会は生理学研究所にて５月供を行った。今年度応募数は４件であった。

と８月に開催された。

（４）プロジェクトの総合的推進（その他の活動）
国立研究開発法人日本医療研究開発機構基盤技術整１）委員会等の実施
運営委員会の開催は，サル提供に伴う提供検討委員会

備プログラムに採択され，ニホンザル B ウイルス DNA

での審議の採否について２回，および年度の総括のため検査法の開発を京都大学霊長類研究所と共同で実施しの１回の計３回であった。提供検討委員会はリソース提

ている。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

脳機能計測・支援センター
形態情報解析室
【概要】
形態情報解析室では，医学生物学専用超高圧電子顕微鏡

複製過程の観察から神経回路網の観察にいたるさまざま（Biomedical-HVEM），低温位相差電子顕微鏡（Cryo-

な細胞性試料の三次元形態研究について，合計 5 課題がPCTEM），連続ブロック表面走査型電子顕微鏡（SBF-SEM）

採択され実施された。また，Cryo-PCTEM では，可溶性タなどを駆使して，バクテリアや生体組織などの細胞性試料

ンパク質からウイルス粒子の高分解能単粒子構造解析，の立体形態観察と，ウイルス粒子，タンパク質などの無染

SBF-SEM では，神経細胞の立体形態解析などの共同研究

色氷包埋試料による高分解能三次元構造解析などを行っが合計 14 課題が行われた。本研究室では，これらの共同ている。Biomedical-HVEM は，生理研を代表する共同利用

研究を遂行すると伴に，それぞれの課題を達成するための実験機器の一つであり，毎年これを利用した研究課題も全手法および付属装置の開発，電顕画像からの最適な立体再国から募集している。2018 年度は，巨大ウイルス粒子の構成法の研究も合わせて行っている。

ナトリウムイオン輸送性 V-ATPase の構造をゼルニケ位相差クライオ電子顕微鏡で解析
角田潤，ソン・チホン，村田和義
飯野亮太（分子科学研究所）

薬師寺 Lica Fabiana，村田武士（千葉大学）
上野博史（東京大学），高木淳一（大阪大学）

Eh V-ATPase は，腸内連鎖球菌（Enterococcus hirae）のる Vo ドメインに中心から外れて（Off-axis）結合している細胞膜に存在する V-ATPase で，ナトリウムイオンを選択

ことがわかった。また，抗体によって回転子の回転を固定

的に細胞外に排出することが知られている。本研究では，した構造の解析から，このタンパク質の連続した３つの構

ゼルニケ位相差クライオ電子顕微鏡を使って，細胞膜から造状態のうちの２番目の構造も明らかにすることができ可溶化された Eh V-ATPase の粒子像を可視化することにた。

世界で初めて成功した。そして，この粒子像から単粒子解

Tsunoda J, Song C, Imai FL, Takagi J, Ueno H, Murata T,

析という方法で立体再構成し，Eh V-ATPase の全体構造を

Iino R, Murata K* (2018) Off-axis rotor in Enterococcus hirae

得ることができた。本解析の結果，Eh V-ATPase の ATPase

V-ATPase visualized by Zernike phase plate single-particle

である V1 ドメインから伸びる回転子がイオンポンプであcryo-electron microscopy. Sci Rep 8, 15632.

ウイルスキャプシドができる様子を位相差クライオ電子顕微鏡で解析村田和義
中道優介，堤研太，宮崎直幸，東浦彰史，成田宏隆，中川敦史（大阪大学蛋白質研究所）

本共同研究では，レオウイルス科ウイルスの１つイネ

イルスがパターンの異なる多層のキャプシドを形成す

萎縮ウイルス（Rice Dwarf Virus: RDV）を用いて，本ウる様子を遺伝子組換え技術と位相差クライオ電子顕微

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

RDV の外殻タンパク質は，最初に内殻の３回軸上に結合鏡により明らかにした。

し，これを元にパズルのピースを組み合わせるように順本研究では，外殻を形成するタンパク質に遺伝子組換

次挿入されて行くことがわかった。

え技術を用いて緑色蛍光タンパク質（GFP）を結合し，これを用いてウイルス粒子を形成させた。結果，GFP がNakamichi Y, Miyazaki N, Tsutsumi K, Higashiura A,

立体的に邪魔をして不完全な外殻を持つ RDV 粒子を作Narita H, Shimizu T, Uehara-Ichiki T, Omura T, Murata K,

ることができた。これを位相差クライオ電子顕微鏡で解Nakagawa A (2018) An assembly intermediate structure of析したところ，RDV の外殻は，内殻の特定の領域（３回

Rice dwarf virus reveals a hierarchical outer capsid shell

軸上）にだけ結合することがわかった。このことから，

assembly mechanism. Structure 27(3), 439-448.

多光子顕微鏡室【概要】
多光子顕微鏡室では，主に２光子蛍光寿命イメージン

ス可塑性機構を調べている。また，顕微鏡を軸とした最グ顕微鏡を用いて研究を推進している。2 光子蛍光寿命

先端の光学技術に加え，新規蛍光タンパク質や光制御可

イメージング顕微鏡を用いることで脳組織等の組織深能なタンパク質分子などのプローブの開発も行ってお部においても，細胞やシナプス内で起こるシグナル伝達

り，これらの技術を顕微鏡や電気生理学的手法と組合せや分子間相互作用などの生化学反応を高空間分解能でることで，神経細胞およびグリア細胞の機能に関する研イメージングすることができる。この方法を用いて，シ究を推進している。

ナプス内の生化学反応を可視化することにより，シナプ

光応答性 CaMKII 分子の開発とシナプス可塑性研究への応用
柴田明裕，江藤圭，恩田麻紀，佐藤愛子，大場多津子，鍋倉淳一，村越秀治

本研究では，単一シナプスレベルで光によって長期増確認した。すなわち，スパイン形態の変化だけでなく，強が惹起可能な新規光応答性分子の開発を行っている。

シナプス長期増強を惹起することができることを強くシナプスの可塑性にとって重要な分子である CaMKII を示唆する結果を得ることができた。昨年度までに，光応

青色光照射によって活性化することが可能な光応答性

答性 CaMKII の光活性化による RhoGTPase 活性化を蛍光分子の開発を進めている。現在までに，CaMKII のヒン

寿命イメージング法によって可視化したところ，CaMKIIジ領域に植物の光受容タンパク質キナーゼであるの活性化によって Cdc42 は活性化するが RhoA は活性化

Phototropin1 の LOV2 ドメインを挿入することによって，しないことを見出した。今年度は，Cdc42 の活性因子の光制御可能な CaMKII 分子を作製することに成功した。

探索を行い，いくつかの分子に候補を絞り込んだ。今後

この分子は青色光照射によって，分子構造が大きく変化

は，候補分子をノックダウンして機能を調べると共に，し，キナーゼ活性が上昇する。また，単一スパイン内で光応答性 CaMKII の活性化によりシナプス長期増強が惹

CaMKII を活性化させることによって，スパイン形態の起できるかどうかを電気生理学的手法で調べていく予

変化や，AMPA 受容体のリクルートを惹起出来ることを

定である。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

親水性を大きく改善した蛍光タンパク質の開発
村越秀治，小杉貴洋

蛍光タンパク質を細胞に発現させることで分子局在

蛍光タンパク質の開発を進めている。EGFP を鋳型にしをモニターすることができる。一方で，蛍光タンパク質て，側鎖が表面にあるアミノ酸をより親水性のものに置が細胞内タンパク質に非特的に結合することによって，換することによって，非特異的結合を減らした新規蛍光細胞機能を阻害することが知られている。そこで本研究

タンパク質の開発を進めている。

では，細胞内タンパク質との非特異的結合を減少させた

分子間相互作用検出のための色素蛍光タンパク質の開発
村越秀治，堀内浩，恩田麻紀，佐藤愛子，鍋倉淳一

細胞内のタンパク質分子の活性化や相互作用を検出とにより，細胞内発現量を改善した色素タンパク質を開する方法として蛍光共鳴エネルギー移動法（FRET）がよ発している。現在までのところ，全長 230 アミノ酸の内，く用いられる。特に，蛍光寿命イメージング顕微鏡によ23 ヶ所に変異を導入することにより，HeLa 細胞内でのり FRET を可視化する方法は，計測のアーチファクトが発現量を 2 から 3 倍に増加させることに成功し，ShadowR

出にくく，しかも定量的である。最近，このような計測と名付けた。また，ShadowR を mRuby2 または mScaretに利用可能な新規蛍光タンパク質（dark mCherry）の開発と組み合わせることにより，FRET センサーとして使用に成功した（Nakahata et al. 2016）。本研究では，さらにできることを確認した。今後は，各種 FRET プローブに高感度でアーティファクトの少ない蛍光プローブの開mRuby2-ShadowR，mScarlet-ShadowR のペアを適用し，詳発を行っている。具体的には，色素タンパク質である細な解析を行う予定である。

Ultramarine を鋳型にして，ランダム変異導入法を行うこ

分子間相互作用検出のための“無蛍光”黄色蛍光タンパク質の開発
村越秀治，柴田明裕

本研究では，2 光子蛍光寿命イメージングによる蛍光ると共に，アーチファクトを抑えることができるプロー

共鳴エネルギー移動（FLIM-FRET）の観察を高感度で行ブを得ることに成功し，ShadowY と名付けた。この分子うことができる蛍光タンパク質の開発を行っている。エ

の吸光計数，量子収率，スペクトル測定を行い，さらにラー誘発 PCR，或いはランダムプライマーを用いた変異

いくつかの既存の FRET プローブに応用することにより，導入を行うことで EYFP に変異を導入し，大腸菌に形質この蛍光タンパク質の特性を詳細に調べた（（Murakoshi

転換しライブラリーを作製した後，大腸菌コロニーの蛍

et al. 2017））。今後は，このプローブを用いて，神経細光を観察することによりスクリーニングを行った。これ

胞やアストロサイトでの分子活性化イメージングを行によって，従来 FRET のアクセプターとしてよく用いら

う予定である。

れてきた sREACh と比べてフォールディング効率が優れ

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

生体機能情報解析室【概要】
高磁場 MRI（３テスラおよび７テスラ）の共同利用 に法，応用の範囲，安全性の検証などの面で基盤技術を整よるヒト並びにサルを対象とする脳機能計測を支援す備する。脳の構造機能連関を研究するにあたり，生成さるとともに，脳の構造機能連関研究を進めることを目的れる大量の画像データを統計数理学的に取り扱う手法としている。MRI 装置の基礎研究・機器開発から臨床画を開発している。

像研究に至る共同研究を推進しつつ，測定方法，解析手・

人工知能と神経基盤の相互参照アプローチによる視覚－価値変換機構の解明
Quang Trung Pham，吉本隆明，丹羽開紀，高橋春香，内山隆太郎，定藤規弘，近添淳一
生物の行動は主観的価値によって規定されている。外定されている領域間で価値の情報表現構造を比較する

界の情報は感覚器を介して捉えられ，脳内で抽象的価値のみでなく，未知の価値処理領域をモデルの情報構造と情報に変換された後，価値に基づく意思決定を経て適切の対応から明らかにした。具体的には，深層学習によりな行動が選択される。ヒトを対象とした機能的 MRI 研究

多層ニューラルネットワークに画像情報と価値の対応により，前頭眼窩野や側坐核，線条体が価値処理に関わを学習させ，構築された階層構造から脳内の価値情報のることが明らかにされているが，感覚情報からどのよう階層構造を推測し，その結果，視覚と価値の中間的情報な過程を経て価値の情報が生じるかは明らかにされてが前頭葉内側部で表現されることを明らかにした。

いない。本研究においては，価値処理領域として既に同

局所脳活動からの全脳活動の解読
Balbir Singh，平山淳一郎，山本哲也，定藤規弘，近添淳一
近年の脳機能画像研究の進歩により，同一の脳領域がることが示唆されている。本研究においては「同一の脳

複数の脳機能に関与することが示されており，このこと領域であっても異なるネットワークに関与するときは，から単一脳領域の活動の有無に基づいて，被験者の認知結合の違いを反映して，局所の脳活動パターンが変化す状態を推測する逆推論は困難であることが指摘されてるのではないか」という仮説をおき，これを検証した。

いる（Poldrack 2006）。一方で，全脳のネットワーク・レ

具体的には，安静時の脳活動データにおいて，局所の脳

ベルの活動を用いた場合には，高精度の逆推論が可能で活動と全脳の脳活動のパターンの対応を機械学習的手あることが示されており（Yarkoni et al., 2011），これら法で学習することにより，局所の脳活動から全脳の情報の結果から，脳活動と脳機能の関係は多対多の対応であを解読に成功した。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

味覚の神経基盤
近添淳一，Daniel Lee（コロラド大学，認知科学研究所），
Nikolaus Kriegeskorte（認知脳科学ユニット，医学研究部門），
Adam K. Anderson（コーネル大学，人間発達学部）
哺乳類の舌には味覚の種類の知覚に最適化された科い。本研究においては，機能的 MRI データにパターン解学受容体が並んでおり，これは何を摂取し，何を吐き出析を用いることによって，人間において初めて，島皮質すべきかを判断する指針として，進化的には非常に古いが基本味覚の種類の弁別の中心領域であることを示し時代から保たれてきた構造である。ネズミやサルを対象た。特に島皮質の中でも前方および中央部が基本味覚のとした研究からは中枢神経系，その中でも特に島皮質に種類の弁別に関わることを示し，さらに，基本味覚と味

おいて基本味覚が表象されていることが明らかにされ覚の価値が少なくとも部分的には分離可能であることているが，人間の中枢神経系における基本味覚の表象がを示し，Nature Communications 誌に投稿，受諾された。

どのようにされているかは，いまだ明らかにされていな

Study on the Neural Basis of Vision-to-Value Conversion
using fMRI and Artificial Neural Network
Pham Quang Trung，Junichi Chikazoe, Takaaki Yoshimoto, Haruki Niwa, and Norihito Sadato
Subjective evaluation is one of the most important cognitive

which connects these cortex together remains largely unknown.

activities by which an individual can choose the best caseIn this study, we investigate how visual information isamong many. The input for evaluation could be derived fromprocessed into values by using functional MRI and Artificial

sensory information such as visions, audition, somatosensation,

Neural Networks. We found that the vision-to-value

etc. While the visual information is well-known to beconversion in human brain may rather occur along the dorsal

processed at the visual cortex, recent works (Chikazoe et al.,pathway than in the ventral pathway. We also demonstrate that2014) have revealed that the subjective values are represented

the individually optimized ANN, in combination with fMRI isin the orbitofrontal cortex. The neural basis of the pathway

useful for modeling such kind of processing.

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

行動・代謝分子解析センター
ウィルスベクター開発室【概要】
ウィルスベクターは，げっ歯類から霊長類に至る広範

研究室は，ベクターコアとしての役割を担っており，国な哺乳類モデル動物に適用可能な非常に優れた遺伝子

内外の研究機関からの要望に応じてウィルスベクター

導入ツールである。ウィルスベクター開発室では，アデの提供を行い，共同研究を推進している。また，独自にノ随伴ウィルス (AAV) ベクターとレンチウィルスベク

開発したウィルスベクター遺伝子導入システムを駆使

ターの大量精製システムが確立しており，これらのウィして，脳における特定神経路の機能解析に取り組んでいルスベクターの効率的な提供体制も整備されている。本る。

ウィルスベクターの提供による共同研究の推進小林憲太
今年度は，国内外の研究室からの要望に応じて，延べ文として発表されたものや投稿中のものが含まれてお214 件のウィルスベクターの提供を行い，共同研究を推り，引き続き活発な共同研究が進められている。

進した。これらの共同研究の中には，すでに今年度に論

脳機能解析に有用なウィルスベクターシステムの開発
小林憲太，佐野裕美，南部より効率良く逆行性に遺伝子を導入出来る AAV ベク

篤

経路選択性がほとんどないと考えられるため，多様な神

ターシステムの開発を行なっている。本システムは，神経路への適用が期待される。

線条体-黒質投射ニューロンによる運動調節機構の分子メカニズム解析
小林憲太，佐野裕美，黒田啓介（名古屋大学），貝淵弘三（名古屋大学），南部篤

独自に開発した二重ベクターシステムを利用して，線認められる。現在，行動生理学的・電気生理学的な実験

条体-黒質投射ニューロンで特異的に Protein kinase A

を進めており，随意運動変化との相関を解析している。

(PKA)のドミナントアクティブ変異体を発現誘導する遺本研究によって，線条体-黒質投射ニューロンによる運動

伝子改変マウス (D1R-MSN PKA マウス) を作製した。

調節機構が分子レベルで明らかになる。

D1R-MSN PKA マウスでは，特徴的な随意運動の変化が64

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

遺伝子改変動物作製室【概要】
様々な生理機能を個体レベルで研究する際，分子生物

れ，比較的容易にかつ短時間でノックアウト (KO) ／学的・発生工学的技術を駆使して作製した遺伝子改変動

ノックイン (KI) ラットを作製できるようになった。こ物が重宝する。実験小動物の主流であるマウスでは遺伝の CRISPR/Cas9 システムはゲノム配列を指定する guide

子改変技術が確立されているが，体が小さいためサンプ

RNA，並びにそれと複合体を形成する Cas9 nuclease を前

ル採取や生理学実験，とくに臓器移植などの外科的手技

核に注入するだけでゲノム変異を導入できるために急には向いていない。一方，生物・医学分野の生理学的研速に普及したが，細胞毎に塩基の欠損・挿入のタイプが究において豊富な実験データの蓄積があるラットは，近モザイクになりやすいといった問題点も指摘されてい年 ES 細胞株が樹立できたこともあって逆遺伝学的研究る。ここでは，ラットゲノムの編集において Cas9 nucleaseに利用される機会が増えている。最近，RNA 誘導型ヌクのデリバリー様式 (プラスミド DNA，mRNA，またはタレアーゼ (CRISPR/Cas9) を利用してゲノム配列の任意

ンパク質) が変異導入胚のモザイク発生に及ぼす影響にの場所を削除・置換・挿入するゲノム編集技術が開発さついて紹介する。

前核注入時の Cas9 nuclease デリバリー様式がラット胚盤胞の変異モザイク発生頻度に及ぼす影響
平林真澄

ラットから採取した受精卵の前核に Foxn1 遺伝子を3 日後に子宮から回収した胚盤胞の遺伝子型解析に基づターゲットにした guide RNA と Cas9 nuclease を注入しく「変異モザイク胚盤胞率」は，プラスミド DNA 群 (75%)，た。このとき Cas9 nuclease は，オールインワンベクター

mRNA 群 (45%)，タンパク質群 (9%) の順で低くなった。

pX330，mRNA，Nuclease タンパク質のいずれかの形に一方「ヘミホモ変異型＋ホモ変異型胚盤胞率」は，プラ

よってデリバリーした。まず「切断導入率」について，

スミド DNA 群 (25%)，mRNA 群 (28%)，タンパク質群

前核注入後 3 時間目の 1 細胞期胚では，プラスミド DNA(82%) の順で高くなった。以上の結果より，Cas9 nuclease

群，mRNA 群，タンパク質群でそれぞれ，0，0，10%だっをタンパク質の形で前核にデリバリーすれば 2 細胞期胚たが，19 時間目にはそれぞれ，0，23，75%になった。
「胚へ分割する頃にはゲノム編集が起こり，移植後の個体発

盤胞発生率」は mRNA 群 (47%) が最も高く，タンパク生率の低下が懸念されたとしてもモザイク発生を極力質群 (14%)，プラスミド DNA 群 (5%) がそれに続いた。

減らして変異導入ラット個体を作製できることが明ら

次に前核注入翌日の午前中に偽妊娠雌の卵管へ移植し，かになった。

代謝生理解析室
【概要】
研究所内外が作成，保有する遺伝子改変マウス及びの単一ニューロン活動など神経活動の計測 (担当：生体ラットの代謝，生理機能を詳しく解析し，標的遺伝子のシステム研究部門，南部教授)，（２）自由行動下におけ機能と行動変異のメカニズムを明らかにすることを目る脳内特定部位での神経伝達物質の分泌計測的に開設された。計測する代謝・生理機能と担当者は以殖・内分泌系発達機構研究部門，箕越教授)，（３）フラ

下の通りである。（１）運動系を中心とした，覚醒下でビンおよびヘモグロビン由来の内因性シグナルを利用

65

(担当：生

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

した脳領域活動と膜電位感受性色素を用いた回路活動

拍数，血圧の計測（担当：細胞生理研究部門，富永教授，のイメージング（担当：生体恒常機能発達機構研究部門，

鈴木喜郎助教），（６）摘出灌流心臓または麻酔マウス

鍋倉教授），（４）自由行動下における摂食行動，エネを用いた心機能，循環血流量の測定（担当：心循環シグ

ルギー消費の計測（担当：生殖・内分泌系発達機構研究ナル研究部門，西田教授）。

部門，箕越教授），（５）自由行動下における体温，脈唾液腺腺房細胞における温度感受性 TRPV4 チャネルの役割
柴崎貢志（群馬大学大学院医学研究科）
Sandra Derouiche，富永真琴（生理学研究所細胞生理研究部門）
TRPV4 と Ca2+活性化 Cl-チャネルのアノクタミン１が近接して，TRPV4, アノクタミン１, 水チャネル, IP3

機能連関してマウス脳脈絡叢上皮細胞からの脳脊髄液

type2 の大きな複合体を形成することが明らかとなった。

分泌に関与することを以前に報告しているが，同様のメ

野生型マウス唾液腺からのカルバコールによる唾液分

カニズムがマウス唾液腺腺房細胞・涙腺腺房細胞からの泌は TRPV4 阻害剤で抑制され，TRPV4 欠損唾液腺から

唾液・涙分泌にも関わることを明らかにした 2)。マウスの唾液分泌は有意に少なかった。行動観察で，TRPV4 欠

唾液腺および涙腺で TRPV4 とアノクタミン１が複合体

損マウスは野生型マウスと比較して有意に高頻度の飲を形成することを生化学的に確認した。唾液腺腺房細胞

水行動が観察された。マウス唾液腺からカルバコールには TRPV4 刺激薬で容積減少を起こした。TRPV4 を介しよる唾液分泌は温度依存的に増大した。マウス涙腺からて流入した Ca2+がアノクタミン１を活性化し，Cl-流出かの涙分泌もアノクタミン１阻害剤で有意に抑制され，ら水流出が起こったものと考えられた。電気生理学的に

TRPV4 欠損マウスでは涙分泌が有意に少なかった。よっも TRPV4 を介した陽イオン電流とそれに引き続く Cl-電て，TRPV4 とアノクタミン１の機能連関は唾液分泌・波流の２相性の電流応答が確認できた。TRPV4 は IP3 type2団分泌に強く関わっていると結論された。

との複合体を形成することがわかり，ER 膜と形質膜がカンジタ感染症における不快情動を惹起する分子メカニズムの解明
丸山健太，審良静男（大阪大学大学院医学系研究科）
高山靖規，富永真琴（生理学研究所細胞生理研究部門）

真菌の一種である Candida albicans は，我々の皮膚や膣

カニズムは明らかにされていなかった。遺伝子改変マウに生息する常在真菌であり，通常は人体に害を及ぼすこス を 駆 使 し た 行 動 生 理 学 的 手 法 を 用 い て ， Candidaとはないが，抗癌剤/抗菌薬/ステロイドなどの投与にalbicans を構成する多糖類の一種である β-glucan により

よって免疫系と細菌叢の恒常性が攪乱されると，Candida

皮膚の上皮細胞が刺激されて ATP 分泌顆粒の放出が促

albicans は病原性の高い状態に変化して増殖をはじめ，され，そして放出された ATP が末梢の痛覚神経を刺激す

口腔粘膜・外耳道・陰部・手足の指間部にしつこい痛み

ることで痛みやかゆみを発生させていることを見いだとかゆみを伴った発疹をひきおこす場合がある。しかし，した。Candida 膣炎などによって惹起される不快情動をCandida albicans による日和見感染で生じる不快情動のメ

抑制ための新たな治療標的の可能性を見出した。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

タンパク質ポリイオウ鎖による心筋ミトコンドリア品質管理
赤池孝章（東北大学大学院医学研究科）
熊谷嘉人（筑波大学医学医療系）
西村明幸，田中智弘，西田基宏（生命創成探究センター心循環シグナル研究部門）

生体内で酵素的あるいは非酵素的に形成されるシスがマウス心臓レベルで明らかとなった。MeHg 曝露そのテイン（Cys）パースルフィドやポリスルフィドは極めてものによる心筋傷害は見られなかったものの，MeHg 曝

求核性が高く，細胞内外の様々な親電子性物質（活性酸

露心筋細胞に機械的伸展刺激を加えることで顕著な細素や重金属なども含む）と反応 Cys し，抗酸化に貢献し胞死が誘導された。一方，我々はジヒドロピリジン系 Ca2+ている。これら活性イオウ種は，ミトコンドリア tRNA

拮抗薬シルニジピンが低酸素や高血糖ストレスにより合成酵素（CARS2）によって Cys を基質に生成され，Cys誘発されるミトコンドリア分裂や心筋早期老化を抑制

よりも高効率で翻訳時にタンパク質に組み込まれるこすること，そのメカニズムとして，アクチン結合タンパとを昨年見出した（Nature Commun., 2017）。本年度は，

ク質フィラミンが Drp1 のグアニンヌクレオチド交換因

タンパク質中の Cys ポリイオウ鎖の役割を解析した。親子として働くことを見出した（Science Signal., 2018）。シ

電子性の強い環境化学物質（有機水銀）を低濃度曝露さルニジピン処置は MeHg 曝露による Drp1 活性化も顕著せたマウスにおいて，dynamin-related protein 1 (Drp1)の活に抑制した。以上の結果から，Drp1 の Cys ポリイオウ鎖性化を伴うミトコンドリア過剰分裂が観察された。この（活性イオウ）はフィラミンとの親和性を低下させるこメカニズムとして，メチル水銀（MeHg）が Drp1 タンパとで Drp1 活性を負に制御している可能性が示された

ク質の C 末端側の Cys ポリイオウ鎖と選択的に化学反応（Science Signal., 2019）。

し，脱イオウ化することで Drp1 活性を増加させること

心筋細胞の NO 依存的心肥大抑制におけるプリン作動性 P2Y2 受容体の役割
Caroline Sunggip（マレーシア Sabah 大学医学部）
Supachoke Mangmool（タイ Mahidol 大学薬学部）
下田翔，小田紗矢香，西田基宏（生命創成探究センター心循環シグナル研究部門）

Ca2+ 依存性転写因子 nuclear factor of activated T cellsを新たに見出した。ATP はプリン作動性 P2Y2 受容体を

(NFAT)は心肥大を誘導する転写因子として知られてい介して TRPC5 チャネルを活性化し，TRPC5 を介する Ca2+る。細胞外 ATP は心筋細胞の NFAT を最も強く活性化

流入が内皮型 NO 合成酵素（eNOS）を活性化することでするリガンドであるものの，ATP 刺激は心筋細胞肥大を

NO 生成を増加させること，TRPC5 のノックダウンや全く誘導しない。我々は，ATP 刺激による NFAT 活性化

eNOS 阻害によって ATP 刺激による NFAT 活性化が長くのパターンが他のリガンド刺激と比べて一過的である

持続することも明らかになった。以上より，心筋細胞にことに着目した。その結果，ATP は心筋細胞内の一酸化

おける TRPC5-eNOS 共役系が ATP/P2Y2 受容体刺激に窒素（NO）合成量を増加させることで，NFAT 転写活性

よって活性化され，心肥大を負に制御するシグナルとしを負に制御し，結果的に心肥大シグナルを抑制することて働く可能性が初めて示された（Front. Pharmacol., 2018）。

67

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

ジストニア様症状を呈する遺伝子組換えマウスの生理学的解析堀江正男（鹿児島大学）
吉岡望，竹林浩秀（新潟大学）

佐野裕美，知見聡美，南部篤

Dystonin-a アイソフォームを欠損するジストニン欠損

いものの，下肢の伸展という軽度なジストニア様の表現

マウスでは，上肢の捻転，下肢の伸展，歩行時の体幹捻型が認められた。そこで，下肢の筋電図を計測したとこ

転が認められる。筋電図を計測したところ，伸筋と屈筋

ろ，ジストニアに特徴的な筋収縮は認められなかった。

が同時に収縮するなど典型的なジストニアの筋電図を

これらのことから，Dystonin-a アイソフォームの中枢神示した。Dystonin-a アイソフォームを末梢神経のみで欠経における欠損が，ジストニア症状に関与していると考損する P0-Cre::Dst マウスを作製したところ，歩行時の体えられる。

幹捻転など典型的なジストニアの表現型は認められな68

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／動物実験センター

動物実験センター【概要】
動物実験センター（以下「センター」と略す）は，適

手地区陸生動物の飼養保管室利用部門数は，11 部門（生正な実験動物を用いて再現性の高い正確な動物実験成

理研 7 部門，生命創成探究センター2 部門，基生研 1 部

績を得ることをめざして，実験動物と動物実験に関する門，共通研究施設 1 部門）であった。明大寺及び山手地

四つの柱である管理運営，研究，教育及び社会貢献を適区水生動物の利用状況について，明大寺地区の利用部門

切に行うべくその責務を果たした。

数は 6 部門（生理研 1 部門，基生研 5 部門），山手地区の利用部門数は 4 部門（生理研 1 部門，生命創成探究セ

第一の管理運営は，主に微生物コントロール，空調設備等の補修管理及び動物施設だよりの発行について行った。

ンター3 部門）が水槽を利用していた。

微生物コントロールについては，齧歯類微生物自家検査一本化の実施に向けての移行を進め，その他に，サル類の微3．微生物学的品質管理

生物検査に向けての整備などを進めた。空調設備等の補修(1) 齧歯類の微生物モニタリング項目

管理については，従来から実施している明大寺及び山手のセンター内及びセンター外（センターの外部にある部

両施設における修理作業の他に，2019 年度の改修・増築

門に設置されている飼育室）で飼育しているマウス，

工事開始に向けての準備作業を行った。さらに，改修・増ラットを対象に，微生物モニタリングを年に 4 回の割合

築棟に設置する備品に関しての概算要求について立案しで定期的に行った。検査項目はウイルス感染症：MHV，採択された。動物施設だよりは２回発行した。

Sendai virus，Ectromelia virus，Lymphocytic choriomeningitis

第二の研究は，高脂肪食誘発性肥満マーモセットを用

virus，SDAV，Hantavirus；細菌性感染症：Mycoplasma

いた脳内炎症機構の解明，マウス飼育ケージ内漏水事故

pulmonis；Salmonella spp.，Clostridium piliformis，Pasteurella

早期発見対策，及びマウス胚操作・融解移植の偽妊娠マ

pneumotropica ， Bordetella bronchiseptica ， Streptococcus

ウス作製向上に向けた取り組みについて行った。

pneumoniae；内部寄生虫：Giardai muris，Spironucleus muris，Trichomonads etc. ，Pinworms と外部寄生虫を対象に検査第三の教育は，センターの利用者を対象に，山手及び明大寺両地区においてそれぞれごとに，利用者講習会及した。

び実務講習を開催した。

(2) 齧歯類の微生物モニタリング検査体制

第四の社会貢献は，研究所外では各種学協会等での理

齧歯類の微生物モニタリング検査については，これま事長，理事，委員等の役割を担っての活動，動物愛護管では３ヶ月に一回の割合で実験動物中央研究所 ICLAS

理法改正及び外部検証に関連する活動，日本実験動物学

モニタリングセンター（以下「ICLAS」と略す）に外部

会主催の人材育成事業，さらに文部科学省等の行政との委託してきたが，今後は検査結果早期入手・検査諸経費

間の情報交換等の活動を行った。

削減・汚染事故発生時早期対応を目的にして，センター【管理運営】

において自家検査ができる体制を構築することとした。

1．動物飼育数および入館者数

自家検査はセンターの獣医師 1 名と技術職員 1 名の 2 名

明大寺地区動物種別の飼育数は，マウス 2,472 匹，ラッ体制で行うこととし，あらかじめ ICLAS で研修を受け

ト 22 匹，魚類 18,039 匹，両生類 113 匹，サル類 37 匹でた。これまで，同じ検体について外部委託検査と自家検あった。登録者数 120 名であった。

査の両者を行って得られた成績を比較検討し，その結果

山手地区動物種別の飼育数は，マウス 3,712 匹，ラッ両者の間に違いがないことを確認した上で，2017 年 12

ト 286 匹，魚類 4,644 匹，両生類 430 匹であった。年間

月より自家検査のみに切り替え，本年度は年度当初から入館者数は 10,248 人（延べ），登録者数 118 名であった。

一本化した。なお，自家検査による成績の正確性を維持することを目的として，今後も ICLAS での研修を定期的

2．飼養室の使用状況に行うことを計画している。

明大寺地区陸生動物の飼養保管室利用部門数は，13 部(3) 微生物モニタリングの件数

門（生理研 12 部門，共通研究施設 1 部門）であった。山

本年度はそのほとんどを自家検査に移行させたが，た69

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／動物実験センター

3) 動物棟 I・地下 B18 室天井排気口より多量の水漏れ

だし検査試薬が入手できない検査項目，糞便を試料とした MHV 検査及び自家検査の対象としていない検査項目があった。ダクト内からの漏水と考えられた。

については，これまでと同様に外注委託検査を行った。

4) 動物棟 I の空調機チラー修理を行った。

自家検査で行った件数については，明大寺地区ではマウ

5) 動物棟 II（新館）の屋上冷却塔補給水等バルブ破損

ス 92 件とラット 10 件，山手地区ではマウス 131 件とのため，取替工事を行った。
6) 動物棟 II の 233 室及び 234 室のサル飼育ケージ給

ラット 40 件であった。外部委託検査で行った件数については，明大寺・山手両地区合わせて，マウスリンパ球

水配管破損，ケージの破損について修理した。

性脈絡髄膜炎ウイルス 222 件，ラットハンタウイルス 50(2) 山手地区
1) 1 号館 A-4 階熱源室に設置されている RI 棟・AN 棟

件，MHV21 件，マウスノロウイルス 1 件，マウスヘリコ

及び 1 号館 B 棟用の蒸気ボイラー1 号機故障のためガス

バクター1 件であった。

遮断用のアクチェーター交換を行った。
2) 1 号館 A-4 階熱源室に設置されている RI 棟・AN 棟

4．サル類の検疫体制

及び 1 号館 B 棟用の蒸気ボイラー2 号機故障のためガス

マカクサルの導入時に E 型肝炎ウイルス（HEV），サル免疫不全ウイルス（SIV），サル T 細胞白血病ウイル

供給用のアクチェーター交換を行った。
3) オートクレーブ 3 台の検査前整備及び性能検査をス 1 型（STLV-1）の検査結果を確認した上で導入することとした。今年度，ニホンザル 21 頭及びミドリザル 4 頭行った。

の検疫検査を実施した。サルの定期的健康診断について，

4) エチレンオキサシガス（EOG）滅菌装置温度不安定
及び配管ガス漏れのため配管取り換え工事を行った。

全頭（46 頭）を対象として，血液学的検査，血清生化学

5) 1 号館 2 階避難路の扉にサムターンとサムターンカ

的検査，糞便検査（寄生虫，細菌性赤痢，サルモネラ菌），

バー設置工事を行った。

ツベルクリン反応による結核症の感染検査，B ウイルス抗体検査，SRV 抗体検査・核酸検出，E 型肝炎ウイルス

山手の施設は 2001 年に竣工し，その後 17 年を経過し（HEV）抗体検査・核酸検出，麻疹ワクチン予防接種おており，最近は空調設備等の経年劣化による不具合が増

よびイベルメクチン予防投与を実施した。

えているため，今後は施設の改修等の抜本的な対策が必要である。

5．マウス受精卵凍結胚操作・融解・クリーンアップ実績
7．改修・増築工事関連

げっ歯類の授受について，動物輸送件数は年間でのべ75 件の導入と 94 件の供与があった。このうちの一部に1980 年に竣工し，その後 39 年を経過した明大寺地区

ついて凍結保存やクリーンアップを行った。すなわち，の動物棟 I の老朽化に対応するため，改修・増築工事に受精卵凍結保存は 32 件，クリーンアップ兼受精卵凍結

関する概算要求を行い，採択された。そこで本年度は，保存は 3 件，融解・移植は 11 件，それぞれ実施した。

2019 年度からの本格的な改修・増築に向けて以下の準備を行った。

6. 老朽化した空調設備等の主な修理内容(1) 動物棟 I の閉鎖前

(1) 明大寺地区

施設を撤収するにあたって，動物棟 I と渡り廊下でつ

1) 動物棟 I（本館）の空調機は，真夏及び真冬の時期

ながる動物棟 II に齧歯類の飼育スペースを確保した。飼に，自動運転では安定した運転が出来ない。真冬では温育中の齧歯類が飼育されている飼育ラックに，梱包用の水槽に蒸気を直接吹き込んだり，温水・冷水ポンプを強ビニールシートを巻き付けて外側を噴霧消毒し，動物棟

制的に稼働させたりするなど，手動運転を行う必要が出

II に移動後，移動先の飼育ラックにケージを移して，飼てきている。経年劣化が原因と考えられるため，改修・育を再開した。

増築と併せて，整備していくことが必要である。

(2) 動物棟 I の閉鎖後

2) 動物棟 I のエチレンオキサシガス（EOG）滅菌装置

大型オートクレーブ 2 台（うち 1 台は EOG 兼用機），のガス漏れ警報があったため，点検及び配管つまり除去

ケージ洗浄機 1 台を解体廃棄した。中型オートクレーブ 1を行った。

台は再利用 のため撤去後保管した。動物棟 II に仮洗浄室

70

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／動物実験センターを設置。シンクの移転および配管接続までの間，洗浄機能

1．高脂肪食誘発性肥満マーモセットを用いた脳内炎症が失われている期間は，インナーケージを使用。その後，機構の解明
本研究では「小型霊長類マーモセットに高脂肪食を与簡易型ブラシ洗浄機を購入し，ケージを洗浄を行った。
(3) 主なスケジュール

え，それによって起こる脳内炎症の発症機序を調べると2018 年

共に，肥満と代謝異常に及ぼす影響に関する研究」につ

5月

設計事務所との顔合わせ

いて，生殖・内分泌発達機構研究部門との共同研究を実

5月

設計事務所による現地調査施している。

6月

設計事務所より最初の図面引き渡し

7～9 月

2．マウス飼育ケージ内漏水事故早期発見対策

マウス・ラットを複数回動物棟 II へ移動

10 月

中型オートクレーブ撤去・一時保管

11 月

居室・実験室移転

いては，1 週間の微生物学的検査等で陰性を確認後に一

12 月

ケージ洗浄機，オートクレーブ 2 台撤去廃棄

般飼育室へ移動するが，この間に給水瓶の漏水事故が発生し，

12 月

諸元表及び設計図面の最終確認

発見が遅れると死亡事故につながる可能性がある。そこで，市

他大学等から新たにセンターに導入するマウスにつ2019 年

販のおむつ尿漏れ感知センサー（スマートシッター：三3月

和株式会社）に着目し，この商品が漏水事故早期発見に

建築工事業者が青木あすなろ建設㈱に決定(4) 諸元表及び建築・設備図面作成時のポイント利用できるか検討した。（ポスター発表：乾守裕，廣1) 改修増築区域に SPF マウス・ラットを維持する

江ためのバリアシステム構築

感知センサーを利用したマウス飼育ケージ内漏水事故

猛，吉村伸明，王振吉，浦野

徹：おむつ尿漏れ

早期発見対策，第 52 回日本実験動物技術者協会総会，①クリーン廊下→飼育室→セミクリーン廊下への2018.10.5，熊本.）

一方向性を採用

3. マウス胚操作・融解移植の偽妊娠マウス作製向上に②マイクロアイソレーションシステムの導入向けた取り組み③自動給水システムの導入
2) conventional 動物，特にサル類の飼育区域を完全分

改修・増築工事に関連して，凍結胚で保存した系統を離（含動線）個体にするための融解移植が重要な事業となる。そこで，

3) 改修工事期間中の利用方法等に関する説明会の開

偽妊娠マウス作製向上の一環として，雄マウス精管結紮

催（動物棟 II でのマウス・ラット飼育について）

手術で傷口を留めるオートクリップ（日本ベクトン・
ディッキソン株式会社）について検討した。（口頭発表：

8．改修・増築棟の備品の概算要求

藤田涼太郎，太田里美，大麻孝志，加納恵梨，窪田美津

改修・増築棟の備品の概算要求については，「平成 31

子，廣江

猛，乾

守裕，王

振吉，浦野

徹：偽妊娠

年度国立大学法人先端研究等施設整備費補助金」の遺伝マウス作製向上に向けた取り組み，第 52 回日本実験動子改変モデル動物研究基盤設備及び「平成 31 年度機能物技術者協会総会，2018.10.5，熊本.）強化経費」の遺伝子改変モデル動物の表現型解析を飛躍的に高める先端技術の開発と共同利用・共同研究を推進【教育】

する為の研究環境基盤の構築事業が採択された。

1．利用者講習会
明大寺地区と山手地区において初めてセンターを利

9．動物施設だよりの発行用するユーザーを対象にして，明大寺利用者講習会及びセンターに関連する業務内容等を研究所内の関係者に

山手利用者講習会を 2 カ月に 1 回の割合で実施開催した。

周知徹底するために，「動物施設だより」の第 3 号（2018

明大寺利用者講習受講者数は 19 名，山手利用者講習者

年 5 月）と第 4 号（2019 年 1 月）を発刊した。その内容

数は 20 名，山手実務講習受講者数は 20 名であった。

は，トピックス，スケジュール，お知らせ，空調機等の保2．実技講習守管理等，利用者講習会受講者数等の各種実績等である。

2015 年度より新たに，齧歯類の取り扱い初心者を対象

【研究】

71

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／動物実験センターに，実験動物の基本的手技の実技講習を開始した。マウ長，理事，委員等の役割を担って活動した。また，熊本

ス・ラットを中心として，雌雄判別，保定方法，投与方大学，首都大学東京，中国・広東省医学実験動物中心，法（経口，腹腔，尾静脈投与），解剖等，ユーザーへの中国・中国医科大学，台湾・亜州大学において，名誉教

実技講習会を年 2 回で行った。受講者数は合計 6 名で授，客員教授，客員准教授として活動した。

あった。
2．動物愛護管理法改正及び外部検証に関連する活動
3．生理研トレーニングコース

動物の愛護及び管理に関する法律の改正を巡って，国生理研トレーニングコース「遺伝子改変マウスの基本

会議員への説明及び行政との打合せを行った。さらに，的手技と学習･記憶行動解析入門」のプログラムについ日本医学会連合，国立大学協会，全国医学部長病院長会て，神経シグナル研究部門と合同で共催した。参加者は

議，日本神経科学会等の研究者サイド，及び国立大学法

合計 3 名であった。

人動物実験施設協議会，公私立大学実験動物施設協議会，
厚労省関係研究機関動物実験施設協議会等の実験動物

4．動物実験委員会主催講習会・特別講義

管理者サイドとの打合せを行った。

動物実験委員会実験用霊長類専門委員会の「サル講習3．日本実験動物学会主催の人材育成事業会」について，受講者は合計 37 名であった。自然科学研
究機構動物実験教育訓練講習会特別講義の「動物実験施

日本実験動物学会が主催する人材育成事業に関して設における緊急時の対応」について講義を行った。受講

中心的な役割を担った。人材育成事業とは，主催：日本

者は合計 162 名であった。

実験動物学会，事業主：日本医療研究開発機構（AMED），
事業名：ナショナルバイオリソースプロジェクト・情報【社会貢献】

センター整備プログラム「外部検証促進のための人材育1．研究所外での役員等成」事業（2016～2020 年度），後援：文部科学省として展開しているものである。

日本実験動物学会，ICLAS モニタリングセンター運営検討委員会，NPO 法人動物実験関係者連絡協議会，日本

4．行政との情報交換

実験動物協会，国立大学法人動物実験施設協議会，全国文部科学省，農林水産省，環境省，内閣府等との間で医学部長病院長会議，日本実験動物医学専門医協会，日情報交換を行った。

本実験動物技術者協会，日本大学動物実験委員会等の実
験動物と動物実験に関係した種々の組織において，理事72

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／生命創成探究センター

生命創成探究センター
生命システム構築研究グループ【概要】
外界には何十万とも言われる多種多様な化学物質が

当研究室は，末梢における匂い認識の分子基盤の全容

存在し，動物はそれらを嗅覚または味覚の化学感覚系を解明を目的とし，2014 年 3 月に発足した。近年，受容体用いて認識している。嗅覚は，動物の持つ最も優れた化

表面を覆う嗅粘液やリンパ液が，匂いの認識に関わるこ学センサーであり，例えば，人間の鼻は１兆種以上の匂とが注目されつつある。このような分泌成分には数多くいを嗅ぎ分けることができ，イヌの鼻の感度は，ヒトのの機能性分子が含まれていることがわかっているが，現

およそ 100 万倍であると言われている。匂いの識別過程

在の微小加工技術を用いても嗅覚器表面で構成される

ではまず，匂い物質が嗅神経細胞表面に分布する嗅覚受

気液界面を再現することができないため，匂い認識にお容体と結合する。しかし培養細胞で再構成した嗅覚受容

ける嗅粘液の機能はほとんどわかっていない。現在，細体は匂い物質に対して，鼻のような高感受性やリガンド

胞外構成成分の匂い認識における役割を明らかにする

選択性を備えておらず，嗅覚の優れた特性に関わる分子ために，嗅覚器表面を模した遺伝子再構成系の開発を進

基盤は不明である。

めている。

匂い認識における嗅粘液の役割の解明
佐藤幸治

哺乳類培養細胞を用いた嗅覚受容体の再構成系では，状匂い刺激を行う装置を開発した。この技術を用いて受匂い刺激は匂い物質の水溶液を用いて行われる。しかし容体と匂い物質の対応関係を調べたところ，嗅粘液構成

この手法では，生体の嗅覚器が感知する気体状匂い分子

成分が匂い物質の選択性に影響を与えることが明らかに対する特性が解析できないことが指摘されていた。まになった。現在，装置を改良し，受容体表面の薄層液厚

た，水溶液での匂い刺激で測定される濃度閾値はおよそを計測しながら匂い応答を測定する技術開発を進めて

nM レベルであり，嗅覚の高感受性を説明するには不十いる。今後，開発した装置を用いて，匂い認識における分であることから，生体の特性を再現できる遺伝子再構

気液界面の影響や嗅粘液の役割を明らかにするととも成系が求められていた。本研究では微小電気機械システに，バイオセンサー開発へ向けた応用展開を試みる。

ム技術を用いて，嗅覚受容体を発現した培養細胞に気体幹細胞から誘導される腸管オルガノイドのイメージング法の確立
佐藤幸治

腸管幹細胞の三次元培養で得られる腸管オルガノイ

イドに対する薬物刺激は限定的であり，その利用は分子

ドは，生体と同様の機能を持った腸管上皮細胞のモデル

生物学的な手法に留められ，薬物刺激に対する動的な反器官として注目されている。しかし物質透過性の低い細応は測定できていない。そこで，オルガノイド培養の細胞外マトリックスゲルの内部で培養するため，オルガノ

胞外基質に用いるマトリゲルを取り除いた状態で細胞73

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／生命創成探究センターの生存を検討したところ，ポリマーを含んだ液体培地でできた。現在，DNA マイクロアレイによる遺伝子発現解生存率の改善が認められた。この培養条件下では蛍光色析を実施し，オルガノイドの物理化学的なシグナル受容素による染色が可能であり，Fura-2 を用いたカルシウムに関わる遺伝子群の解析を進めるとともに，腸管以外のイメージングが可能となった。これまでにこの方法によオルガノイドについても，カルシウムイメージング法のり，オルガノイド外側に分布する受容体の反応を可視化開発に取り組んでいる。

74

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課

技術課
大河原

浩

【概要】
今年度，動物実験センターの技術職員体制を強化する

分野連携を目的に，第 13 回を核融合科学研究所で開催

ため，動物取扱等スキルを持った技術職員として山中緑した（2018 年 6 月 7－8 日）。会では，「管理」をテー

係員を採用した。また，ネットワークおよび情報セキュ

マにポスター＆フラッシュトークが 16 演題，各研究所

リティ技術強化のため，技術職員の採用に向けた活動を最新動向と技術トピックスが 4 演題あり，詳細は『第 13行った。

回自然科学研究機構技術研究会 報告書（Web 掲載）』と年度末，竹島康行係長が急病により急逝したため，担してまとめた。

当業務の整理と今後の対応について検討した。

また，自然科学研究機構「3D プリンタ」技術交流会を

技術課組織の強化と指導体制の見直し，研究支援体制

核融合科学研究所で開催し，2 名が参加した。

の充実を図るため，吉友美樹主任，佐藤茂基主任，福田⑤ 東海・北陸地区国立大学法人等技術職員研修等の受直美主任の 3 名を係長に，山田元係員を技術主任に昇任

講と参加

させた。

東海北陸地区大学等の技術職員の技術交流と技術向課の研究活動への寄与と貢献を一層進めるため下記上を目的に，毎年当番校により東海・北陸地区国立大学の事業を実施した。

法人等技術職員研修が行われており，本年は生物・生命① 生理科学実験技術トレーニングコースでの技術指導コースと電気・電子コースが実施されたが受講者はな

生理学研究所が毎年主催し，実施している生理科学実

かった。また，東海・北陸地区技術職員合同研修に係わ験技術トレーニングコースで，『生体アンプ回路工作とる技術職員代表者会議（豊橋，1 名）に参加し，今後の機械工作入門』と『ＰＩＣマイコンの回路工作とプログ

研修会開催について議論を進めた。

ラミング』の 2 コースを企画し，前コースに 3 名，後コーまた，第 44 回国立大学法人動物実験施設協議会総会

スに 1 名の受講者を受け入れ，指導した。

（北海道，1 名），微生物モニタリング研修（神奈川，1② 生理学技術研究会の開催名），第 52 回日本実験動物技術者協会総会（熊本，2 名），

全国の大学等技術職員の技術連携と交流を目的に第マーモセット飼育研修会（愛知，1 名），電子顕微鏡生

41 回を，生物学技術研究会（基礎生物学研究所技術課主物試料固定包埋講習会（東京，1 名），FAOPS2019・第催）と合同で 2019 年 2 月 14 日－15 日の 2 日間にわたり

96 回日本生理学会大会（神戸，1 名），平成 30 年度東海開催した。会では，口演発表が 25 題（含む奨励研究採択

地区国立大学法人等係長研修（名古屋，1 名），高エネ

課題技術シンポジウム口演発表），ポスター発表が 50 題

ルギー加速器研究機構技術職員シンポジウム（茨城，1 名）あり，研修講演として『電子顕微鏡による研究・実験技などに参加し，業務の研究技術力および支援力の強化を

術・研究環境』（臼田信光，藤田医科大学 医学部解剖Ⅱ図った。

教授）を行った。これらの報告を『生理学技術研究会報⑥ 放送大学利用による専門技術研修の受講

告（第 41 号）』にまとめた。

研究の高度化と多様化に対応するため，放送大学を利③ 奨励研究採択課題技術シンポジウムの開催用した技術職員の研修を推進している。今年度は，運動

時代要請に対応した技術認識と向上に立った技術職と健康の科目を選択し，1 名が受講した。

員の業務の社会的開示を推進するために奨励研究採択⑦ 科学研究費補助金（奨励研究）等の採択者による第 15 回の報告会（2019 年 2 月 15 日）を 13 演

業務を展開，推進していくための問題意識の養成，そ題で行った。この報告を『生理学技術研究会報告（第 41の解決のための計画および方法の企画能力の養成，さら号）』にまとめた。

にはその表現力と説明力の養成を通じて，業務上の技術④ 自然科学研究機構技術研究会の参加

力の総合的な向上を図ることを目的に標記の申請を行い，下記の 2 課題の採択を得た。

自然科学研究機構技術職員の技術紹介と技術連携・異75

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課

平成 30 年度 東海・北陸地区 国立大学・研究所 環境安(1) 永田 治：理科第 2 分野（行動のしくみ）に活用す

全衛生協議会（福井大学，1 名，名古屋大学，1 名），衛

る体験型実験教材の開発(2) 齊藤 久美子：SGLT を介したグルコースの動態解生管理者講習会（岡崎，2 名），安全講習会（名古屋大析－非 RI 標識 α-メチルグルコシドを用いた解析

学，2 名），衛生工学衛生管理者講習会（名古屋，1 名），⑧ 業務報告会とデータベース化事業の促進，および表

平成 30 年度局所排気装置等定期自主検査者講習会（名古彰制度の整備屋大，1 名），一般高圧ガス取扱講習会（名古屋大，1 名）

課員の配属先研究部門での業務成果は，技術課業務報を受講した。
また，防火防災体制を強化するため，自衛消防講習（名告会で報告され，情報の共有化が図られている。また，その成果は技術課主催の生理学技術研究会，配属先部門

古屋，2 名）を受講したでの学会発表により所外に発信されているが，より広く⑩ 岡崎 3 機関技術課長会と機構技術代表者会議の開催活用され，即時的に発信するために，優れた成果をデー

岡崎 3 機関の三技術課長と事務センターの各課課長補

タベース化する事業を技術課が研究部門と進め，その一佐を交え，毎月 1 回，岡崎 3 研究所の動向や今後の計画，部を技術課ホームページで公開している。今年度も，そ問題点などの意見交換を行った。また核融合科学研究所，の編集を技術係員が行い，その更新を進めた。こうした

国立天文台も交え毎月 1 回，相互訪問またはテレビ会議

事業の推進のなかで，優れたデータベースにはデータによる情報交換を行った。

ベース賞として表彰授与を所長より行っている。こうし⑪ 職場体験の受入れ等た事業の推進により，研究者との連携を深め，業務の活

広報展開推進室が推進する地域貢献活動を支援する性化を進めた。なお，業務報告会には，基礎生物学研究ため，岡崎市近郊の中学校生徒（2 中学校，13 名）の職

所 三輪朋樹技術課長に聴講をお願いし，意見を求める場体験を受入れ，遺伝子改変動物作製室，電子顕微鏡室，こととした。

機器研究試作室の技術職員が指導した。また，せいりけ⑨ 安全衛生技能講習等の受講と参加

ん市民講座，岡崎市理科作品展，大学共同利用機関シン研究所の安全衛生を課業務として充実するために，第ポジウム，自然科学研究機構シンポジウムなどのアウト

14 回労働安全衛生に関する情報交換会（核融合研，2 名），

リーチ活動の支援を行った。

施設の運営状況①システム脳科学研究領域(1) 生体磁気計測装置（統合生理研究部門）
大河原

浩，永田

治，竹島康行【概要】
生体磁気計測装置における研究成果については，シスガントリーの傾き具合によりヘリウム蒸発量が増加

テム脳科学研究領域 統合生理研究部門の研究活動報告する問題が発生したが，しばらく様子を見ることとなっと生体磁気計測装置共同利用実験報告に記載している。

た。センサーの一部が不安定になり，また，実験チェア

下表に生体磁気計測装置の稼動率を示す。本装置は計周辺で水漏れを起こしたが，修理し問題なく使えており，
実験計画に支障を来すことは無かった。

測システムと解析システムから成るが，使用日数に解析

なお，HP-UX は旧計測システムのデータを保存した媒システムの使用分は含んでいない。システム全体の保守体を利用できるように，一部の運用を続けている。

は業者による三ヶ月毎の定期点検を基本としており，計測装置を良好な状態に保っている。

76

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課

2018 年度 生体磁気計測装置稼働率年

2018 年

2019 年月

日数

使用者数（人）

点検
調整
日数

休日

使用
日数

稼働率
（％）

備考

延べ
総数

所外

4月

30

10

0

10

50

10

10

5月

31

10

0

12

57

11

11

SQC ボード交換

6月

30

9

2

13

68

13

10

7月

31

10

0

17

81

17

13

8月

31

8

2

18

86

19

19

9月

30

12

0

15

83

16

13

10 月

31

9

2

16

80

16

16

センサー不調対応

11 月

30

9

4

12

71

11

11

実験椅子修理

12 月

31

12

4

10

67

10

10

定期点検，実験椅子修正

1月

31

12

8

0

0

0

0

ハードサイクル

2月

28

9

7

9

75

9

6

センサー修理

3月

31

11

3

14

82

16

6

定期点検，室ドア修理

365

121

32

146

69

148

125

（稼働率は平均値）

定期点検，SQC ボード交換
定期点検*利用日数は装置を実験計測に使用した日数であり，保守作業などの使用は含んでいない。
*稼働率 = 使用日数／（日数－（休日数＋点検日数））×100*延べ総使用者数は所内使用者と所外使用者（共同研究，研究協力など）を合算したものである。

(2) 磁気共鳴装置（心理生理学研究部門）
伊藤嘉邦
【概要】
今年度の磁気共鳴画像装置における研究成果についルの交換作業を行った。また，7T-MRI の冷却系統に異常ては，システム脳科学研究領域心理生理学部研究部門とが発生していたが，メーカーによる調査と作業によって脳機能計測・支援センター生体機能情報解析室の研究活解消した。また，磁気共鳴装置棟の空調設備に異常が発

動報告および生体機能イメージング共同利用実験報告生していたが，原因が判明し調整作業により解消した。
その他，前年度に引き続き 7T-MRI で得られる大量のに記載されている。
磁気共鳴装置は，独シーメンス社の３T-MRI 装置３台

データの解析に対応するために，データ解析用 PC クラと７T-MRI 装置１台の計 4 台が共同利用実験装置として

スタおよびメイニ―コア PC で利用する大容量ファイル

設置されている。その内訳は，2000 年度に導入された３

サーバ・システムの増設と解析環境の整備を行った。

T-MRI の Allegra と 2010 年度に導入された 2 台の 3T-

また，Dual fMRI 実験装置において被験者の顔を撮影

MRI Verio で構成された世界初の Dual fMRI 実験装置おするカメラがこれまで白黒であった物をカラーの物によび 2015 年度に導入された 7T-MRI である。7T-MRI 装変更した。これにより，よりリアルな対面コミュニケー

置は，3T-MRI に比べてより高解像度で脳の断層画像のション実験を行える環境を整備することができた。
それぞれの MRI 装置ごとの稼働率を表に示す。なお，撮影を行うことが可能であり，脳機能画像計測においてDual fMRI 実験装置を構成する 2 台の Verio は単体でもも新たな研究領域への貢献が期待されている。
各 MRI 装置の保守は，三ヶ月毎にメーカーによる定期実験に使用できるため，便宜上 Verio-A，Verio-B として保守が行われている。 MRI 装置以外の実験用 PC 等を含

個々の稼働率を算出している。 Allegra は老朽化のため，む実験装置の保守や更新に関しては，実験計画の空き時

2018 年 6 月 20 日に超電動マグネットを消磁する作業を間を利用して技術職員が行っている。

行い，活動を停止した。

今年度は，故障のため Verio-B のグラディエントコイ

77

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課

2018 年度

年

月

日数

休日

使用
可能
日数

保守

磁気共鳴装置稼働率
Allegra
使用日

稼働率
（％）

備考
所内

所外

2018 年 4 月

30

10

0

20

0

0

0

5月

31

10

0

21

0

0

0

6月

30

16

2

12

0

0

0

91

36

2

53

0

0

0

計

6/20 消磁

Verio-A
年

月

日数

休日

使用
可能
日数

保守

使用日

稼働率
（％）

備考
所内

所外

2018 年 4 月

30

10

3

17

0

0

0

5月

31

10

1

20

40

0

8

6月

30

9

2

19

47

0

9

7月

31

10

1

20

15

0

3

8月

31

8

0

23

30

0

7

9月

30

12

1

17

35

0

6

10 月

31

9

4

18

17

0

3

11 月

30

9

2

19

26

0

5

12 月

31

12

0

19

26

0

5

2019 年 1 月

31

12

1

18

39

0

7

2月

28

9

1

18

83

0

15

3月

31

11

2

18

61

1

10

365

121

18

226

35

1

78

計

定期点検

定期点検

定期点検

Verio-B
年

月

2018 年

2019 年

計

日数

休日

使用
可能
日数

保守

稼働率
（％）

使用日
備考
所内

所外

4月

30

10

2

18

17

0

3

5月

31

10

2

19

47

0

9

6月

30

9

2

19

32

0

6

7月

31

10

1

20

35

0

7

8月

31

8

0

23

35

0

8

9月

30

12

1

17

41

0

7

10 月

31

9

3

19

21

0

4

11 月

30

9

2

19

53

1

9

12 月

31

12

2

17

47

2

6

1月

31

12

1

18

33

0

6

2月

28

9

0

19

79

0

15

3月

31

11

5

15

13

0

2

365

121

21

223

38

3

82

78

定期点検

定期点検

定期点検
グラディエントコイル交換のため消磁生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課

7T-MRI

年

月

日数

休日

使用日

使用
可能
日数

保守

稼働率
（％）

備考
所内

所外

2018 年 4 月

30

10

3

17

79

9

4.5

5月

31

10

1

20

68

2

11.5

定期点検，液体ヘリウム補
給

6月

30

9

5

16

56

4

5

液体ヘリウム補給，マグ
ネット調査

7月

31

10

1

20

45

3

6

8月

31

8

3

20

25

1

4

9月

30

12

1

17

53

2

7

10 月

31

9

3

19

68

5

8

11 月

30

9

1

20

55

2

9

12 月

31

12

0

19

53

5

5

2019 年 1 月

31

12

1

18

67

2

10

2月
3月

28
31

9
11

1
3

18
17

83
71

6
6

9
6

365

121

23

221

60

47

85

計

定期点検

定期点検

定期保守

②脳機能計測･支援センター(1) 形態情報解析室
山田元，斎藤善平，池田充，加藤三津子，山田幸子【超高圧電子顕微鏡に関する状況】
今年度における超高圧電子顕微鏡共同利用実験の成時の様々な問題などがあった。しかし，それぞれのトラ

果等は，超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告の章に記述

ブルに対して対応を行い，以降は順調に稼働をすることされている。技術課としては，従来同様，機器の真空値が出来ている。

の調査，目視による機器の状態の日常点検を行った。ま

最後に長年利用されてきた超高圧電子顕微鏡である

た，利用者が居なくても定期的に機器を立ちあげ，機器が，メーカーのサポート人材の高齢化，供給部品の欠乏が正常に稼働できることの確認を行った。さらに，専門などの理由からメーカーサポートが打ち切られること業者によるクレーン等の設備点検や経時劣化による設となった。また，電顕に利用されている部品の内部に備交換，停電時の対応のサポートなども随時行った。

PCB（ポリ塩化ビフェニル）が使用されている可能性が超高圧電子顕微鏡関連のトラブルとしては，電子顕微指摘された。これらの事情に対して今後機器のサポート

鏡本体が従来通りの分解能が得られない，CCD カメラのをどのように行っていくかが大きな課題となると思わ動作不能，冷却水を循環させるチラーの故障，停電復帰れる。

【クライオ位相差電子顕微鏡に関する状況】
今年度におけるクライオ位相差電子顕微鏡に関しては，

位相差像観察用位相板ホルダーに関連した問題が起こっ従来と同様に試料作製や機器のトラブル対応などのサた。トラブル解消のため，旧位相板ホルダーへの交換を

ポートを行った。

行ったが，改善の効果は十分に得られず，現在も対応中

クライオ位相差電子顕微鏡には，昨年度から引き続きである。しかし一般的なクライオ電子顕微鏡としては，

79

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課

問題なく稼働している。

(2) 電子顕微鏡室（生理研・基生研共通施設）
山田元，小原正裕すべてが解消されている。

【概要】

両地区にまたがる事項としては，パソコンのオペレー

今年度の電子顕微鏡室の活動の概要は以下の通りでティングシステムのサポート終了に対応するためにサある。

ポート対象外になるパソコンの更新，データサーバーの山手地区においては，ほとんどの機器が問題なく稼働

更新対象の検討等を開始した。

している。
しかし，自動連続測定を開始した走査型電子顕微鏡

更に入室者の事故防止や事件発生抑止を目的として，

ΣIGMA に関しては，多くのトラブルが発生した。当該走

電子顕微鏡室内に複数台の Web カメラを設置した。加え査型電子顕微鏡は電子顕微鏡本体部分と自動連続測定てこれらのカメラの運用に関する規則を作成し，その規用の装置の二つの部分から成り立つ。電子顕微鏡本体部

則に基づいた運用を開始している。

分に関しては，得られる画像に本来存在しない影が乗っ【活動】てしまい，正確な画像が得られなくなってしまう，真空の調整を行う電磁弁の一部が不具合を起こし，十分な真電子顕微鏡試料作製のための環境整備は本年度も引空度を得ることができなくなった，等のトラブルが発生

き続き行い，周辺機器の充実，更新，消耗品の充実などした。自動連続測定用装置に関しては，自動測定中に電を行った。その他，電子顕微鏡試料の作製講習会，電顕子線の発生が停止させる命令が送られてしまい，撮影がならびにその周辺機器利用講習会，近隣中学の学生を対途中で停止してしまう，観察中の画像送信の信号が停止象とした職場体験を連年通り，明大寺，山手の両地区でしてしまい，撮影の途中で画像が得られなくなる，等の複数回実施した。

トラブルが発生した。電子顕微鏡本体部分のトラブルにまた，本年度は明大寺電子顕微鏡室において機構間の関しては部品交換等の対応により改善されたが，自動連

特別相互巡視が実施され，複数の不備（耐震方法，ケー

続測定用装置に関連するトラブルに関しては，メーカー

ブルの配線方法，人の躓き防止対策等）が指摘された。

による複数回の調査，部品交換等が行われたものの，現これらを全て改善し，かつ山手地区の電子顕微鏡室に対状根本的な解決には至っていない。これらの対応に関ししても同様の対策を行った。
更に，以前設置した機器の緊急停止アラームに対応しては現在も継続している。
明大寺地区においては，透過型電子顕微鏡 JEM-1010て迅速な機器の復帰作業を複数回実施することができが複数回トラブルを起こした。大きなトラブルとしてはた。しかし，夜間や休日の対応に関してはどうしても遅電顕接合部に設置されている O-リングが劣化し，機器のれ，緊急対応が難しいのが現状である。これらの状況に使用に必要なレベルの真空度まで達することができな

対する対応方法の検討が今後の課題である。

くなるといったトラブル，施設の循環水が停止し，エ
【研究内容一覧表】

ラーを感知した電顕が緊急停止したことに起因するチ
ラー並びに電顕本体の故障といったトラブルがあった。

本年度も例年通り，多くの利用申請を頂いた。

O-リングの劣化によるトラブルは機器の経年劣化と関

前年同様，SBF-SEM に関連した利用者も多く，通常の連していると指摘されており，機器の更新等を含めた対透過型電子顕微鏡，走査型電子顕微鏡も含めすべての電策の必要性が痛感された。機器そのものは現在は，順調

子顕微鏡で多くの利用があった。
以下，電子顕微鏡室利用者の代表的な研究課題を掲載に稼働している。

する。

その他の機器に関しては小さなトラブルが発生したが，技術職員によるメンテナンスによって現在はそれら

80

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）2018 年度

研究機関・大学
生理学研究所

電子顕微鏡室利用者の代表的な研究課題一覧

研究部門
大脳神経回路心循環シグナル

細胞構造

基礎生物学研究所

研究活動報告／技術課

環境光生物学
構造多様学

研究内容
ラット大脳皮質の神経回路の研究
大脳皮質の局所神経回路解析
慢性疾患モデルマウスにおけるミトコンドリア形態評価
マウス心筋および下肢骨格筋の病態形成時におけるオルガネラ
形態の経時変化観察のため上皮細胞における微絨毛の観察
上皮細胞における細胞間接着複合体の形成と機能の解析
Tight junction の観察
藻類における光合成関連タンパク質複合体の解析
タンパク質複合体をネガティブ染色法を用いて観察する
鱗翅目昆虫胚の形態観察
多細胞系の形態形成機構―チョウ目昆虫の翅の形態形成―

細胞動態研究 ゼニゴケ葉状体および精子の微細構造の観察
部門
その他

光学解析室
水産研究・教育機構瀬戸内海区
水産研究所
分子科学研究所

植物の遺伝子産物の細胞内局在の解明
光照射が及ぼす渦鞭毛藻類へのウイルス感染の影響評価

アミロイド線維の構造解析(3)機器研究試作室（生理研・基生研共通施設）
佐治俊幸
【概要】
機器研究試作室は多種多様な医学・生物学用実験機器

で行う機械工作基礎講座を開講してきた。本年も汎用工の開発と改良，それに関わる技術指導，技術相談を室の作機械の使用方法を主体に実習するフライス盤コース役割とし，生理研・基生研の共通施設として運営されて（リキャップ台）と旋盤コース（小物入れ），CAD コーいる。

スの 3 コースを開講した。参加希望者は，3 コース合わせ生理研 6 名，基生研 14 名で，各コース共に半日の講

新しい研究には新しい研究機器を作るという『ものづ習を行った。

くり』が希薄になっている状況下，一方では，研究の多石膏ベースのフルカラー3D プリンターは，利用頻度が様化は常に新たな役割の模索が迫られている。そうした低下したため分子研へ移管した。

認識のもと，『ものづくり』能力の重要性の理解と機械
工作ニーズの新たな発掘と展開を目指すために，2000 年

なお，機器研究試作室の今年度の利用状況は，以下の度から，医学・生物学の実験研究に使用される実験装置

通りである。

や器具を題材にして，機械工作の基礎的知識を実習主体

81生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課

2018 年度

機器研究試作室

機器研究試作室

利用報告

部門別のべ利用状況

生理研
認知行動発達機構

83

13

技術課

3

生殖・内分泌系発達機構

3

形態情報解析室

2

感覚認知情報

2

心理生理学

2

大脳神経回路論2

遺伝子改変動物作製室

1

細胞生理

1

光学解析室

5

多様性生物

3

定量生物

3

環境光生物

2

共生システム

2

神経生理

2

人工気象室

1

生物進化

1

生物機構情報分析室

1

細胞構造

11

視覚情報処理生体システム7

基生研

機器研究試作室
生理研
月

利用人数表

基生研

合計

4

利用人
数
10

利用時間
(h)
26

利用人
数
0

利用時間
(h)
0

5

10

17

0

0

6

22

49

1

7

9

18

7

8

11

20

2

9

11

19

4

利用人数

利用時間(h)

10

26

10

17

1

23

50

26

16

44

9

13

29

14

15

33

10

7

7

2

4

9

11

11

16

27

4

6

20

33

12

13

25

0

0

13

25

1

3

3

1

1

4

4

2

10

26

1

2

11

28

3

8

15

0

0

8

15

合計

130

478

22

126

152

604

前年度実績

165

369

30

81

195

450

機器研究試作室機

利用機器表（件数）

フライス

ボール盤

横切盤

旋盤

ベルト
グラインダ

切断機

その他

月
4

コンタ
マシン

7

0

1

3

5

0

0

1

5

7

1

0

1

4

0

0

2

6

10

7

7

7

6

2

0

3

7

9

7

6

8

6

4

0

1

8

4

3

2

2

3

0

0

0

9

12

7

12

10

2

0

1

3

10

6

3

2

3

2

0

0

1

11

7

2

6

0

11

1

1

2

器

12

4

4

5

2

6

0

0

3

1

1

0

2

0

1

0

0

0

2

3

4

5

5

2

0

0

2

3

3

4

2

2

2

0

0

2

合計

73

42

50

43

50

7

2

20

前年度実績

117

74

56

65

44

11

16

20

82

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課

機器研究試作室

依頼製作品例

機械工作

恒温ガス雰囲気チェンバー

クライオチューブ冷却アルミブロック

注射針カッター

電気工作

リッキングカウンター

顕微鏡ステージ恒温チェンバー

インターバルタイマー

レーザー加工

電子回路ケースパネル

恒温ガス雰囲気チェンバー

PP ケース

穴あけ③情報処理･発信センター(1) ネットワーク管理室
吉村伸明，村田安永【概要】
可能である。

生理学研究所における当施設の利用形態は，生体情報
解析システム（後述），情報サービス（e-mail，WWW 等），

セキュリティインシデントは，今年度も自然科学機構

プログラム開発などに分類することができる。また，こ内外で発生している。これに対応するため機構 CSIRT がれらを円滑に運用して行くためには，所内 LAN の管理，組織されており，発生予防，対策，監視等を行うと共に，整備や情報セキュリティの確保も重要である。このよう発生時及び発生後の対応を行っている。また今年度は，な現状をふまえたうえで，岡崎情報ネットワーク管理室

情報セキュリティ対応強化のため，外部業者によるセや機構 CSIRT（両組織に当室の技術職員 1 名が併任）とキュリティインシデントに関する高度サポートの導入，も連携しながら，施設整備を進めている。

ログ管理解析基盤の導入，脆弱性管理システムの導入，

生体情報解析システムは，数値計算，データ解析，可岡崎 3 機関 CSIRT 運営経費の新規配分，岡崎情報ネット

視化，数式処理，統計解析，電子回路設計などの多くのワーク管理室員の増員，運用ルールの変更を要求し，承アプリケーションを備えている。これらのアプリケー

認された。来年度から，これら情報セキュリティ対応強ションは，ネットワーク認証により各部門施設の PC 上化を順次進めて行くこととなった。

で利用可能である。登録者は 93 名で，研究推進のために生理学研究所のネットワーク利用状況は，メール登録者が 372 名。WWW 登録者が 103 名。LAN の端末数が活用されている。
岡崎情報ネットワークは，MAC アドレス認証の動的

1,814 台。所外からのメール受信数は 2,600 通／日，所外

VLAN 機能を有する 1000BASE-T ネットワークの提供をへのメール発信数は 1,900 通／日であった。WWW は基とし，利便性の向上と情報セキュリティの確保を両立

5,400 IP／日の端末から 23,000 ページ／日の閲覧があっしている。また，同様の認証機能，あるいは Web 認証機

た。

能を持つ無線 LAN，並びに eduroam は，構内全域で利用④岡崎共通研究施設(1) 動物実験センター
廣江

猛，窪田美津子，神谷絵美，山中

緑【概要】
齧歯類の授受件数は昨年度と比べ，導入および搬出と究 棟 部 門 飼 養 保 管 室 に お い て Clostridium piliformeも増加した。マウス受精卵凍結・クリーンアップ事業で（Tyzzer 菌）を検出したため，引き続き感染症対策を実は，昨年と比べ，クリーンアップ件数と融解件数は減少

施し，2018/7/13 に終息した。
動物の延べ飼育数は，マウスでは明大寺動物棟 1 改修・したが，凍結件数は増加した。

増築工事準備のため飼養保管室の一部閉鎖，山手 1 部門

齧歯類の微生物統御では，昨年度明大寺地区生理研研

83

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課の閉鎖のため減少した。ラットは Tyzzer 菌対応のため減マウス個体で導入するより，輸送費用が安くなることや，

少した。マカクサルは例年通り，マーモセットは増加し

微生物学的な問題が解決するため，マウス個体でなく，た。

マウス凍結胚による系統の導入を 5 件，マウス凍結精子による系統の導入を 1 件行った。

施設整備面において，齧歯類微生物モニタリングを引き続き実施した。齧歯類の取り扱い初心者を対象に，実③齧歯類微生物検査事業

験動物の基本的手技の実技講習を引き続き実施し，生理昨年度に引き続き，神谷技術職員による自家検査を行った。

研トレーニングコースの一部でマウスの基本的手技を担当し, マウスの取り扱い講習を行った。また，マカク

明大寺の部門飼育室齧歯類感染事故 Tyzzer 対策におサルでは導入時に検疫を行い，1 回/年の全個体の定期検

いて，自家検査で ELISA および IFA による確認検査を診を引き続き行った。マーモセットでは，体調不良個体実施した。
神谷技術職員が 2018/8/14~16 に ICLAS モニタリング

について，血液や糞便の検査・治療を引き続き実施した。
明大寺の動物棟 I は，建設されてから 39 年あまりを経センターで微生物モニタリングの研修を受講した。

過しており，設備の老朽化が著しく，また，研究現場の④マウス・ラットの取り扱い実技講習会の実施

現状にそぐわなくなっており，動物棟 1 の機能改善およ王助教と窪田技術職員が，マウス・ラットを中心としび機能高度化を目的に，増築・改修することになった。

て，尾静脈採血および投与法, 灌流固定法, 一般的な飼

今回の改修工事に向けて以下の 3 点を重視した。

育作業等を含め,

1．改修増築区域に SPF マウス・ラットを維持するた習を年 2 回行った。

動物実験センター利用者への実技講

生理研トレーニングコースでは「遺伝子改変マウスのめのバリアシステム構築a) クリーン廊下→飼育室→セミクリーン廊下への基本的手技と学習・記憶行動解析入門」コースで，マウ
スの基本的手技を担当し，マウスの取り扱いの講習を

一方向性を採用b) マイクロアイソレーションシステムの導入行った。

c) 自動給水システムの導入⑤動物実験センター改組準備2．CV の動物，特にサル類の飼育区域・動線を完全分離

動物実験センターを運営部門とし，先端モデル動物作

3．改修工事期間中の利用方法等に関する説明会開催

製室，モデル動物表現型解析室からなる動物資源共同利

また改修増築に関わる導入備品に関する概算要求を用研究センターとしての改組準備を行った。
⑥改修工事に伴う施設・設備整備行った。
山手の施設は 17 年を越えており，空調機器類の経年導入備品に関する概算要求を立案した。
改修・増築が決まったことにより，大型機器類の撤去・劣化による不具合が増え，今後の対策が必要である。

廃棄及び保管，備品の移動・廃棄及び保管を行った。

【明大寺/山手共通業務】

改修・増築にあたり，図面の立案，各部屋の仕様，導①齧歯類の授受について年間でのべ 75 件の導入と 94 件の供与があった。全体

入予定機材などの諸元表を作成した。

として昨年より増加した。他機関からの導入が大きく増

岡崎統合事務センター（施設課，調達課，財務課）と加し，3 機関内の供給，供与も増加した。海外からの導の打合わせを 6 回，設計事務所との打ち合わせを 6 回

入は減少したが，海外への供与は増加した。導入，供与行った。
改修工事期間中は，動物棟 2 のみでの運営を行う必要

ともにマウス凍結胚での授受が増加している。また，授があり以下のことを行った。

受の条件や書類内容の確認，利用者へのアドバイスなど

・洗浄室閉鎖の為，一時的なインナーケージの利用，に時間を多く費やしている。

動物棟 2 手術室を洗浄室に改装，ブラシ洗浄機の導入。

②受精卵凍結・クリーンアップ事業

・動線確保のため，動物棟 2 の 1F 検疫室前室にパー

受精卵凍結保存は 32 件，クリーンアップ兼受精卵凍結保存は 3 件，融解・移植は 11 件それぞれ実施した。昨ティションの設置。

年度と比較して凍結件数は増加したが，クリーンアップ，

・3F 洗浄室を給水瓶作製室に変更

融解・移植件数は減少した。外部からのマウス導入の際，・洗浄能力低下に伴い，洗浄方法の見直し，床換え期84

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課

め，改修のための動物の移動作業を前倒しで行った。

間の見直し
・動物棟 1 から動物棟 2 へ動物の移動＜動物棟 2＞・改修を行う動物棟 1 の什器，備品などの物品を，動（1）屋上冷却塔補給水等バルブ破損修理

物棟 2 や生理研研究棟へ移動（2）1 階機械室のドアノブの修理

・生理研棟へ移動した居室の整備（3）雨漏りのため，外壁目地シール工事

・動物棟 2 利用方法等に関する説明会開催（4）サルケージ修理（5）1 階機械室の室内給気・排気ファン故障修理【明大寺地区（6）屋上冷却水ポンプ故障修理

陸生動物室】（7）吸収式冷温水機の整備① 施設の利用状況について
陸生動物の飼養保管室利用部門数は，13 部門（生理研12 部門，共通研究施設 1 部門）であった。

【山手地区 陸生動物室】

利用者講習会を各月開催しており，受講者は 19 名で①施設の利用状況について（1）陸生動物の飼養保管室利用部門数は，11 部門（生あった。

理研 7 部門, 生命創成探究センター2 部門，共通研

動物のべ飼育数は，昨年度と比べ，マウスは増加し，

究施設 1 部門）であった。

ラットは減少した。サルは昨年と比べほぼ変わらず，
マーモセットは, 昨年と比べ増加した。

（2）利用者講習会を毎月開催するとともに，実際の利用② 齧歯類微生物モニタリングについて

方法について別途実務講習会を実施している。利用

マウス，ラット飼養保管室で，3 ヶ月に 1 度の微生物者講習受講者は 20 名，実務講習会受講者は 20 名でモニタリング検査を実施した。

あった。

（1）Tyzzer 菌感染事故：2018/1 の定期検査において，生②齧歯類微生物モニタリングについて

理研部門飼養保管室 311 室ラット室で Tyzzer 菌が

全 SPF 飼育室およびマウス・ラット一時保管室 1～3検出された件の対応について昨年度報告したが，の病原微生物モニタリングを, 3 ヶ月に 1 回のペースで2018/7/13 に終息した。

実施した。

（2）マウス地下 SPF 室は，1 部門 1 飼養保管室の利用が③施設整備についてあり，3 ヶ月に 1 度の定期微生物モニタリングを行っ

施設運用面では，齧歯類の取り扱い初心者を対象に，たが，改修に伴う閉鎖（2018/8）まで問題無く運用出

動物福祉に配慮をした実験動物の基本的手技の実技講来た。

習を年 2 回実施した。生理研トレーニングコースでも「遺③ 施設整備について伝子改変マウスの基本的実験手技と学習・記憶行動解析

動物棟 1 の改修・増築に伴い，備品導入計画を概算要入門」コースで講習を実施し，あわせて合計 9 名が受講求に向けて立案した。

した。

④ 主な工事及び修理について④主な工事及び修理について＜動物棟 1＞（1）貫流蒸気ボイラー2 号機故障修理，山手 1 号館 A 棟（RI・AN）山手 1 号館 B 棟用

（1）ヒートポンプユニットの故障修理（2）ケージウォッシャーポンプから水漏れ修理（2）吸収冷温水発生機故障修理，山手 1 号館 A/B 棟（3）NAS の HD 故障修理

（3）貫流蒸気ボイラー1 号機故障修理，山手 1 号館 A 棟（RI・AN）山手 1 号館 B 棟用

（4）オートクレーブ配管蒸気漏れ，改修のため使用停止（4）山手地区入退室管理システム電気錠交換修理，山手（5）館内蒸気配管からの蒸気漏れ，改修のため応急処置

1 号館 A1 階受理室電気錠（6）EOG 滅菌機故障，配管詰まり除去（5）山手 1 号館 A 棟南側壁雨水浸入修理（7）空調機は経年劣化のため真夏及び真冬の時期に自（6）噴霧ポンプ故障，山手 1 号館 A 棟 AN 全熱交換器

動運転での安定した運転ができず，バイパスをあけ(HEA-1A・A)給水ユニットるなどマニュアル運転を実施した。夏季に空調ファ（7）オートクレーブ 3 号機，高圧蒸気滅菌器 SF-180W

ンブレードが折れる故障により室温が上昇したた85

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究活動報告／技術課

リミットスイッチ交換修理（8）オートクレーブ 2 号機，内缶給蒸用モーターバルブ【明大寺及び山手地区 水生動物室】①施設の利用状況について交換（1）明大寺地区では，生理研 1 部門，基生研 5 部門が利（9）山手 1 号館 A 棟排気ファン FE-12A 軸受取替工事用している。

（10）ケージ洗浄機漏水修理（2）山手地区では，生理研 1 部門，生命創成探究セン（11）2F 避難路用扉サムターンとカバー設置（12）山手 1 号館 A 4 階熱源機械室ボイラー1 号機（山ター3 部門が水槽を利用している。

手 1 号館 A・B 共通）ボイラー逆止弁フランジ蒸②主な工事及び修理について
山手 1 階水生動物室恒温飼育室用エアコン交換作業を

気漏れ修理

行った。

（13）EOG 滅菌ガス配管修繕工事

陸生動物

部門別・動物種別搬入数（2018 年度）
明大寺地区

動物種
部門

マウス

ラット

ハムスター

モルモット

山手地区
ウサギ

マーモセットサル

6神経機能素子神経シグナル
208

23

20
6

認知行動発達

345

53

4

15

36

6
88
46

大脳神経回路論
生殖内分泌系

197

生体恒常性発達150

多光子顕微鏡室1252

動物実験センター

98

12

316

視覚情報処理

583
23

70

306

細胞生理

ラット

12

生体膜
生体システム

マウス

36

41
49

233

遺伝子改変動物作製室

586

心循環シグナル

499

34

IBBP

39

113

46

細胞構造
合計

480

1271

6

163

*26 頭中ニホンザル 22 頭，ミドリザル 4 頭

86

26*

2597

780

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

a. 発表論文〔

目

次〕神経機能素子研究部門 ·················································································· 90
生体膜研究部門 ························································································ 90
神経発達・再生機構研究部門 ············································································ 90
細胞構造研究部門 ······················································································ 91
細胞生理研究部門 ······················································································ 91
心循環シグナル研究部門 ················································································ 92
生殖・内分泌系発達機構研究部門 ········································································ 93
大脳神経回路論研究部門 ················································································ 93
生体恒常性発達研究部門 ················································································ 94
視覚情報処理研究部門 ·················································································· 95
感覚認知情報研究部門 ·················································································· 95
認知行動発達機構研究部門 ·············································································· 95
生体システム研究部門 ·················································································· 96
統合生理研究部門 ······················································································ 97
心理生理学研究部門 ···················································································· 98
形態情報解析室 ······················································································· 100
多光子顕微鏡室 ······················································································· 101
生体機能情報解析室 ··················································································· 101
ウィルスベクター開発室 ··············································································· 102
遺伝子改変動物作製室 ················································································· 103
個別研究（山肩研究室） ··············································································· 103

89

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

発

表

論

文

《神経機能素子研究部門》
1). 英文原著論文

4. Kume S, Shimomura T, Tateyama M, Kubo Y (2018)

1. Oda M, Kubo Y, Saitoh O (2018) Sensitivity of Takifugu

Two mutations at different positions in the CNBH domain

TRPA1 to thermal stimulations analyzed in oocytesof the hERG channel accelerate deactivation and impair

expression system. Neuroreport 29 (4): 280-285.

the interaction with the EAG domain. J Physiol 596(19):doi: 10.1097/WNR.0000000000000939.

4629--4650. doi: 10.1113/JP276208.

2. Tsukamoto H, Higashi M, Motoki H, Watanabe H, Ganser

5. Tateyama M, Kubo Y (2018) Gi/o-coupled muscarinic

C, Nakajo K, Kubo Y, Uchihashi T, Furutani Y (2018)

receptors co-localize with GIRK channel for efficient

Structural properties determining low K+ affinity of thechannel activation. PLoS One 13(9): e0204447.

selectivity filter in the TWIK1 K+ channel. J Biol Chem

doi: 10.1371/journal.pone.0204447.
2) 英文総説（査読あり）

293(18): 6969-6984. doi: 10.1074/jbc.RA118.001817.
3. Aoki I, Tateyama M, Shimomura T, Ihara K, Kubo Y,

1. Chen IS, Kubo Y (2018) Ivermectin and its target

Nakano S, Mori I (2018) SLO potassium channels

molecules: shared and unique modulation mechanisms ofantagonize premature decision making in C. elegans.

ion channels and receptors by ivermectin. J Physiol

Commun Biol 1:123. doi: 10.1038/s42003-018-0124-5.

596(10): 1833-1845. doi: 10.1113/JP275236.

《生体膜研究部門》
1) 英文原著論文

Harada N, Hayashi Y, Inuzuka T, Shimohata T (2018)

1. Yamagata A*, Miyazaki Y*, Yokoi N, Shigematsu H, Sato

Long-term clinical follow-up of a patient with non-Y, Goto-Ito S, Maeda A, Goto T, Sanbo M, Hirabayashi M,

paraneoplastic cerebellar ataxia associated with anti-

Shirouzu M, Fukata Y, Fukata M**, Fukai S** (2018)

mGluR1 autoantibodies. J Neuroimmunol 319:63-67.

Structural

doi: 10.1016/j.jneuroim.2018.04.001.

basis

of

epilepsy-related

ligand-receptor

complex LGI1-ADAM22. Nat Commun 9:1546.

2) 研究関係著作

doi: 10.1038/s41467-018-03947-w. (*, equally contributed;

1. 平田哲也，深田優子，深田正紀（2018）パルミトイル化修飾酵素を軸とした神経機能研究. 生化学 90(2):**, corresponding authors)

125-137. doi:10.14952/SEIKAGAKU.2018.900125.

2. Yoshikura N, Kimura A, Fukata M, Fukata Y, Yokoi N,《神経発達・再生機構研究部門》
1) 英文原著論文

Slit-Robo signaling to migrate through the glial meshwork

1. Kaneko N, Herranz-Perez V*, Otsuka T*, Sano H*, Ohno

and approach a lesion for functional regeneration. Sci Adv

N*, Omata T, Nguyen HB, Thai TQ, Nambu A, Kawaguchi

4(12):eaav0618. doi: 10.1126/sciadv.aav0618.

Y, Garcia-Verdugo JM, Sawamoto K （ 2018)* These

2. Sato Y, Kiyozumi D, Futaki S, Nakano I, Shimono C,

authors contributed equally to this work. New neurons use

Kaneko N, Ikawa M, Okabe M, Sawamoto K, Sekiguchi

90

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

K（2018）Ventricular-subventricular zone fractones arethis work)（2018）Detachment of chain-forming new

speckled basement membranes that function as a neuralneurons by Fyn-mediated control of cell-cell adhesion instem cell niche. Mol Biol Cell 30(1):56-68.

the postnatal brain. J Neurosci 38 (19):4598-4609.

doi: 10.1091/mbc.E18-05-0286.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.1960-17.2018.
2) 総説

3. Aoyagi Y, Hibi T, Kimori Y, Sawada M, Kawakami R,
Sawamoto K, Nemoto T（2018）Heterogeneous distribution

1. Hayashi Y, Jinnou H, Sawamoto K, Hitoshi S (2018)of doublecortin-expressing cells surrounding the rostral

Adult neurogenesis and its role in brain injury andmigratory stream in the juvenile mouse. J Comp Neurol

psychiatric diseases. J Neurochem 147(5):584-594.

526(16):2631-2646. doi: 10.1002/cne.24521.

doi: 10.1111/jnc.14557

4. Minegishi T, Uesugi Y, Kaneko N, Yoshida W, Sawamoto

2. Kaneko N, Sawamoto K (2018) Go with the Flow:

K, Inagaki N（2018）Shootin1b Mediates a Mechanical

Cerebrospinal Fluid Flow Regulates Neural Stem Cell

Clutch to Produce Force for Neuronal Migration. Cell Rep

Proliferation. Cell Stem Cell 22(6):783-784.

25(3):624-639.e6. doi: 10.1016/j.celrep.2018.09.068.

doi: 10.1016/j.stem.2018.05.015.
3) 著書

5. Fujikake K, Sawada M, Hikita T, Seto Y, Kaneko N,
Herranz-Perez V, Homma N, Osaga S, Yanagawa Y,

1. 齋藤志朗，金子奈穂子，澤本和延（2019）内在性のAkaike T, Garcia-Verdugo JM, Hattori M, Sobue K,

ニューロン再生過程における新生ニューロンの移

Sawamoto K (The first two authors equally contributed to動制御機構．生体の科学 70(1)：63-67.

《細胞構造研究部門》
1) 英文原著論文

Iwamoto N, Miguel Ferreira Francisco, D, Vanlandewijck

1. Tsuchiya Y, Mii Y, Okada K, Furuse M, Okubo T, Takada S

M, He L, Baier FA, Stroka D, Bruggmann R, Lyck R,(2018) Ripply3 is required for the maintenance of epithelial

Enzmann G, Deutsch U, Betsholtz C, Tsukita Sh, Furuse

sheets in the morphogenesis of pharyngeal pouches. Dev

M, Engelhardt B (2019) Claudin-3-deficient C57BL/6J

Growth Differ. 60(2):87-96. doi: 10.1111/dgd.12425.

mice display intact brain barrier. Sci Rep 9(1):203.
doi: 10.1038/s41598-018-36731-3.

2. Castro Dias M, Coisne C, Lazarevic I, Baden P, Hata M,《細胞生理研究部門》
3. Wang X, Li T, Kashio M, Xu Y, Tominaga M, Kadowaki1) 英文原著論文
1. Matsumoto K, Yamaba R, Inoue K, Utsumi D, Tsukahara

T (2918) The red imported fire ant, Solenopsis invicta

T, Amagase K, Tominaga M, Kato S (2018) TRPV4

HsTRPA functions as a nocisensor and uncovers theregulates vascular endothelial permeability during colonic

evolutionary plasticity of HsTRPA channels. eNeuro 5:

inflammation in dextran sulphate sodium-induced murine

e0327. doi: 10.1523/ENEURO.0327-17.
4. Utsumi D, Matsumoto K, Tsukahara T, Amagase K,

colitis. Br J Pharmacol 157(1): 84-99.

Tominaga M, Kato S (2018) Transient receptor potential

doi: 10.1111/bph.14072.
2. Majikina A, Takahashi K, Saito S, Tominaga M, Ohta T

vanilloid 1 and transient receptor potential ankyrin 1(2918) Involvement of nociceptive transient receptor

contribute to the progression of colonic inflammation in

potential channels in repellent action of pulegone. Biochem

dextran sulfate sodium-induced colitis in mice: Links to

Pharmacol 151: 89-95. doi: 10.1016/j.bcp.2018.02.032.

calcitonin gene-related peptide and substance P. J Pharmacol

91

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

Physiological responses of ionotropic histamine receptors,

Sci 136:121-132. doi: 10.1016/j.jphs. 2017.12.012.
5. Tsuchiya M, Hara Y, Okuda M, Itoh K, Nishioka R,

PxHCLA and PxHCLB, to neurotransmitter candidates in

Shiomi A, Nagao K, Mori M, Mori Y, Ikenouchi J, Suzuki

a butterfly, Papilio xuthus. J Exp Biol [Epub 2018 Oct 29].

R, Tanaka M, Ohwada T, Aoki J, Kanagawa M, Toda T,

doi: 10.1242/jeb.183129.

Nagata Y, Matsuda R, Takayama Y, Tominaga M, Umeda

9. Kita T, Uchida K, Kato K, Suzuki Y, Tominaga M,

M (2018) Cell surface flip-flop of phosphatidylserine is

Yamazaki J (2019) FK506 (tacrolimus) causes pain

critical for PIEZO1-mediated myotube formation. Nat

sensation through the activation of transient receptor

Commun 9: 2049. doi: 10.1038/s41467-018-04436-w.

potential ankyrin 1 (TRPA1) channels. J Physiol Sci
69(2):305-316. doi: 10.1007/s12576-018-0647-z.

6. Suzuki Y, Chitayat D, Sawada H, Deardorff MA,
McLaughlin HM, Begtrup A, Millar K, Harrington J,

10. Akashi H, Saito S, Diaz AC, Makino T, Tominaga M,

Chong K, Roifman M, Grand K, Tominaga M, Takada F,

Kawata M. Compariosons of behavioral and TRPA1 heat

Shuster S, Obara M, Mutoh H, Kushima R, Nishimura G

sensitivities in three sympatric Cuban Anolis lizards. Mol.

(2018) TRPV6 variants interfere with maternal-fetal

Eco. 27: 2234-2242, 2018. Doi. Org/10.1111/mec.14572

calcium transport through the placenta and cause transient2) 英文総説（査読あり）

neonatal hyperthyroidism. Am J Hum Gent 102: 1104-

1. Uchida K, Sun W, Yamazaki J, Tominaga M (2018) Roleof thermo-sensitive transient receptor potential channels

1114. doi: 10.1016/j.ajhg.2018.04.006.

in brown adipose tissue. Biol Pharm Bull 41: 1135-1144.

7. Maruyama K, Takayama Y, Yamanoi Yu, Yokawa T,

doi: 10.1248/bpb.b18-00063.

Kondo T, Ishibashi K, Ranjan Sahoo B, Takemura N,
Mori Y, Kanemaru H, Kumagai Y, Martino M.M.,

3) 研究関係著作

Yoshioka Y, Nishijo H, Tanaka H, Sasaki A, Ohno N,

1. 富永真琴 (2018) TRP チャネルと痒み. 臨床免疫・アレルギー科 69 (4): 362-369.

Iwakura Y, Moriyama Y, Nomura M, Akira S, Tominaga
M (2018) The ATP transporter VNUT mediates induction

2. 富永真琴 (2018) 侵害受容器. 日本医師会雑誌 147,

of Dectin-1-triggered Candida nociception. iScience 6:

特別号(1) わかりやすい感覚器疾患 2018, 82-83.
3. 山野井遊, 富永真琴 (2018) 痒みのメカニズム：分子306-318. doi: 10.1016/j.isci.2018.08.007.

機構と TRP チャネル. 神経内科 89 (1): 1-7.

8. Akashi HD, Chen PJ, Akiyama T, Terai Y, Wakakuwa M,
Takayama Y, Tominaga M, Arikawa K (2018)《心循環シグナル研究部門》
1) 英文原著論文

induced cardiomyocyte hypertrophy. Front Pharmacol

1. Masuda K, Tsutsuki H, Kasamatsu S, Ida T, Takata T,

9:523. doi: 10.3389/fphar.2018.00523.

Sugiura K, Nishida M, Watanabe Y, Sawa T, Akaike T,

3. Nishimura A, Shimauchi T, Tanaka T, Shimoda K, Toyama

Ihara H (2018) Involvement of nitric oxide/reactive

T, Kitajima N, Ishikawa T, Shindo N, Numaga-Tomita T,

oxygen species signaling via 8-nitro-cGMP formation in

Yasuda S, Sato Y, Kuwahara K, Kumagai Y, Akaike T, Ide

1-methyl-4-phenylpyridinium ion-induced neurotoxicity

T, Ojida A, Mori Y, Nishida M (2018) Hypoxia-inducedin PC12 cells and rat cerebellar granule neurons. Biochem

interaction of filamin with Drp1 causes mitochondrial

Biophys Res Commun 495(3):2165-2170.

hyperfission-associated myocardial senescence. Science

doi: 10.1016/j.bbrc.2017.12.088.

Signaling 11(556): eaat5185. doi: 10.1126/scisignal.aat5185.

2. Sunggip C, Shimoda K, Oda S, Tanaka T, Nishiyama K,

4. Parichatikanond W, Nishimura A, Nishida M, Mangmool

Mangmool S, Nishimura A, Numaga-Tomita A, Nishida

S (2018) Prolonged stimulation of β2-adrenergic receptor

M (2018) TRPC5-eNOS axis negatively regulates ATP-with β2-agonists impairs insulin actions in H9c2 cells. J

92

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

Pharmacol Sci 138(3):184-191.

2. 西田基宏, 西村明幸, 西山和宏, 田中智弘 (2018) 活

doi: 10.1016/j.jphs.2018.09.007.

性イオウによるミトコンドリア品質管理と心疾患
リスク制御. 硫酸と工業 71(5): 65-72.

5. Ihara H, Kakihana Y, Yamakage A, Kai K, Shibata T,
Nishida M, Yamada KI, Uchida K (2019) 2-Oxo-

3. 小田紗矢香, 下田翔, 冨田拓郎, 西田基宏 (2018) ア

histidine-containing dipeptides are functional oxidation

ントラサイクリンによる心筋傷害のメカニズム

products. J Biol Chem 294(4):1279-1289.

UPDATE. 循環器内科 83(6): 554-559.
4. 西田基宏, 西村明幸, 下田翔 (2018) 活性イオウによ

doi: 10.1074/jbc.RA118.006111.

るミトコンドリア機能制御. 実験医学 36(5): 663-668.

2) 英文総説
1. Sawa T, Ono K, Tsutsuki H, Zhang T, Ida T, Nishida M,

5. 小田紗矢香, 冨田拓郎, 西田基宏 (2018) 運動模倣

Akaike T (2018) Reactive Cysteine Persulphides: Occurrence,

薬 の 新 た な ス ト ラ テ ジ ー . YAKUGAKU ZASSHI

Biosynthesis, Antioxidant Activity, Methodologies, and138(10): 1257-1262.
6. 西田基宏, 西村明幸, 西山和宏 (2018) 心臓リモデ

Bacterial Persulphide Signalling. Adv Microb Physiol 72:1-

リングを制御する G タンパク質／受容体シグナリ

28. doi: 10.1016/bs.ampbs.2018.01.002.

ング. 日本臨牀増刊「心不全 (第 2 版) 上巻－最新の2. Numaga-Tomita T, Oda S, Nishiyama K, Tanaka T,

基礎・臨床研究の進歩－」 76(9)．

Nishimura A, Nishida M (2019) TRPC channels in
exercise-mimetic therapy. Pflügers Archiv Eur J Physiol

4) その他

471(3):507-517. doi: 10.1007/s00424-018-2211-3.

1. 宮本理人, 西田基宏 (2018 年 10 月) 食事，運動，睡3) 研究関係著作

眠～生活習慣から薬物治療と創薬を考える～．

1. 西村明幸, 西田基宏 (2018) 活性イオウによる心筋YAKUGAKU ZASSHI (特集号前書き) 138(10): 1255-

早期老化制御. DOJIN NEWS 165: 1-5.

1256.

《生殖・内分泌系発達機構研究部門》
1) 英文原著論文

Okamoto S, Hinoi E, Nielsen S, Jespersen NZ, Scheele C,

1. Okamoto S, Sato T, Tateyama M, Kageyama H, Maejima

Soga T, Minamino T (2018) Gamma-aminobutyric acid

Y, Nakata M, Hirako S, Matsuo T, Kyaw S, Shiuchi T,

signaling in brown adipose tissue promotes systemic

Toda C, Sedbazar U, Saito K, Asgar NF, Zhang B, Yokota

metabolic derangement in obesity. Cell Rep 24: 2827-

S, Kobayashi K, Foufelle F, Ferré P, Nakazato M,

2837. doi: 10.1016/j.celrep.2018.08.024.

Masuzaki H, Shioda S, Yada T, Kahn BB, Minokoshi Y2) 研究関係著作(2018) Activation of AMPK-regulated CRH neurons in

1. 箕越靖彦 (2018) 中枢神経系による摂食・代謝調節機構. CLINICAL CALCIUM 28(1):45-55.

the PVH is sufficient and necessary to induce dietary

2. 箕越靖彦, 岡本士毅 (2018) 炭水化物嗜好性促進ニ

preference for carbohydrate over fat. Cell Rep 22: 706-

ューロンの発見とその活性化機構の解明. Diabetes

721. doi: 10.1016/j.celrep.2017.11.102.

Journal 46(4):183-186.

2. Ikegami R, Shimizu I, Sato T, Yoshida Y, Hayashi Y,
Suda M, Katsuumi G, Li J, Wakasugi T, Minokoshi Y,《大脳神経回路論研究部門》
1) 英文原著論文

A, Neujahr R, Miki T, Mikula S, Kawaguchi Y (2018) A

1. Kubota Y, Sohn J, Hatada S, Schurr M, Straehle J, Gourcarbon93

nanotube

tape

for

serial-section

electron生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

microscopy of brain ultrastructure. Nature Commun2) 英文総説（査読あり）

9:437. doi.org/10.1038/s41467-017-02768-7.

1. Baker A, Kalmbach B, Morishima M, Kim J, Juavinett A,

2. Choy JMC, Agahari FA, Li L, Stricker C (2018)

Li N, Dembrow N (2018) Specialized subpopulations of

Noradrenaline increases mEPSC frequency in pyramidal

deep-layer pyramidal neurons in the neocortex: bridging

cells in layer II of rat barrel cortex via calcium releasecellular properties to functional consequences. J Neurosci

from presynaptic stores. Front Cell Neurosci 12:213.

38:5441-5455. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0150-18.2018.
2. Kubota Y, Sohn J, Kawaguchi Y (2018) Large volume

doi.org/10.3389/fncel.2018.00213.

electron microscopy and neural microcircuit analysis. Front

3. Tanaka YH, Tanaka YR, Kondo M, Terada S, Kawaguchi

Neural Circuits 12:98. doi: 10.3389/fncir.2018.00098.

Y, Matsuzaki M (2018) Thalamocortical axonal activity
in motor cortex exhibits layer-specific dynamics during

3) 研究関係著作

motor learning. Neuron 100:1-15.

1. 窪田芳之 (2018) 各種電子顕微鏡による連続画像撮
影. ''ライフサイエンス顕微鏡学ハンドブック''（山科doi.org/10.1016/j.neuron.2018.08.016.
4. Kaneko N, Herranz-Pérez V, Otsuka T, Sano H, Ohno N,

正平・高田邦昭 責任編集; 牛木辰男・臼倉治郎・岡Omata T, Nguyen HB, Thai TQ, Nambu A, Kawaguchi Y,

部繁男・高松哲郎・寺川進・藤本豊士 編）朝倉書店.

García-Verdugo JM, Sawamoto K (2018) New neurons use

pp 287-294.

Slit-Robo signaling to migrate through the glial meshwork

2. 窪田芳之, 川口泰雄 (2018) 電子顕微鏡を使った革and approach a lesion for functional regeneration. Sci Adv

新的脳組織解析法 －コネクトーム研究. 実験医学

4:eaav0618. doi: 10.1126/sciadv.aav0618.

36: 158-164.

《生体恒常性発達研究部門》
4. Akiyoshi R, Wake H, Kato D, Horiuchi H, Ono R, Ikegami1) 英文原著論文
1. Shen J, Xu G, Zhu R, Yuan J, Ishii Y, Hamashima T,

A, Haruwaka K, Omori T, Tachibana Y, Moorhouse AJ,

Matsushima T, Yamamoto S, Takatsuru Y, Nabekura J,

Nabekura J (2018) Microglia Enhance Synapse Activity to

Sasahara M (2018) PDGFR-β restores blood-brain barrier

Promote Local Network Synchronization. eNeuro. 5(5):functions in a mouse model of focal cerebral ischemia. J

ENEURO.0088-18.2018. doi: 10.1523/ENEURO.0088-

Cereb Blood Flow Metab. [Epub 2018 Apr 9].

18.2018.
2) 英文総説

doi: 10.1177/0271678X18769515.
2. Ishikawa T, Eto K, Kim SK, Wake H, Takeda I, Horiuchi

1. Kato D, Eto K, Nabekura J, Wake H (2018) Activity-

H, Moorhouse AJ, Ishibashi H, Nabekura J (2018)

dependent functions of non-electrical glial cells. J

Cortical astrocytes prime the induction of spine plasticity

Biochem 163(6):457-464. doi: 10.1093/jb/mvy023.

and mirror image pain. Pain 159(8):1592-1606.

3) 研究関係著作

doi: 10.1097/j.pain.0000000000001248.

1. 中畑義久, 鍋倉淳一 (2018) 第６章 抑制性神経伝達3. Takeda A, Shinozaki Y, Kashiwagi K, Ohno N, Eto K,とその分子基盤. ''脳神経化学 ― 脳はいま化学の言

Wake H, Nabekura J, Koizumi S (2018) Microglia mediate

葉でどこまで語れるか―'' (森泰生, 尾藤晴彦 編) ,non-cell-autonomous cell death of retinal ganglion cells.

化学同人, pp 55-64.

Glia 66(11):2366-2384. doi: 10.1002/glia.23475.

94生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文《視覚情報処理研究部門》
1) 英文原著論文

2. Murabe N, Mori T, Fukuda S, Isoo N, Ohno T, Mizukami

1. Ishikawa AW, Komatsu Y, Yoshimura Y (2018)

H, Ozawa K, Yoshimura Y, Sakurai M (2018) Higher

Experience-Dependent Development of Feature-Selective

primate-like direct corticomotoneuronal connections are

Synchronization in the Primary Visual Cortex. J Neurosci

transiently formed in a juvenile subprimate mammal. Sci

38(36):7852-7869.

Rep 8(1):16536. doi: 10.1038/s41598-018-34961-z.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.0027-18.2018.

《感覚認知情報研究部門》
1) 英文原著論文(2019) Computational model for human 3D shape

1. Yokoi I, Tachibana A, Minamimoto T, Goda N, Komatsu

perception from a single specular image. Front Comput
Neurosci 13:10. doi: 10.3389/fncom.2019.00010.

H (2018) Dependence of behavioral performance onmaterial category in an object grasping task with monkeys.

2) 英文総説（査読あり）

J Neurophys 120(2):553-63. doi: 10.1152/jn.00748.2017.

1. Komatsu H, Goda N (2018) Neural mechanisms of

2. Watanabe M, Michida N, Kishi A, Nishikawa K, Goda N,

material perception: Quest on Shitsukan. Neuroscience
392:329-347. doi: 10.1016/j.neuroscience.2018.09.001.

Komatsu H, Nouzawa T (2019) Global structures ofautomotive interiors revealed by algorithms of the visual

3) 研究関係著作

brain. Design Studies 62:100-128.

1. 郷田直一 (2018) 質感認知の神経基盤を探る. 日本

doi: 10.1016/j.destud.2018.10.004.

画像学会誌 57(2):197-206. doi: 10.11370/isj.57.197.

3. Shimokawa T, Nishio A, Sato M, Kawato M, Komatsu H《認知行動発達機構研究部門》
1) 英文原著論文

Yoshida M, Go Y, Iriki A, Isoda M, Ozaki N (2018) The

1. Tian X, Yoshida M, Hafed ZM (2018) Dynamics ofneuropathological investigation of the brain in a monkey

fixational eye position and microsaccades during spatialmodel of autism spectrum disorder with ABCA13

cueing: the case of express microsaccades. J Neurophysiol

deletion. Int J Dev Neurosci 71: 130-139.

119: 1962-1980. doi: 10.1152/jn.00752.2017.

doi: 10.1016/j.ijdevneu.2018.09.002.

2. Nakagawa H, Ninomiya T, Yamashita T, Takada M

5. Xu C, Li Q, Efimova O, Liu He, Tatsumoto S, Stepanova(2018) Treatment with the neutralizing antibody against

V, Oishi T, Udono T, Yamaguchi K, Shigenobu S, Kakita

repulsive guidance molecule-a promotes recovery from

A, Nawa H, Khaitovich P, Go Y (2018) Human-specific

impaired manual dexterity in a primate model of spinal

features of spatial gene expression and regulation in eight

cord injury. Cereb Cortex 2019 Feb1;29(2):561-572.

brain regions. Genome Res (28:1097-1110).

doi: 10.1093/cercor/bhx338.

doi: 10.1101/gr.231357.117.

3. Noritake A, Ninomiya T, Isoda M (2018) Social reward

6. Ishishita S, Takahashi M, Yamaguchi K, Kinoshita K,

monitoring and valuation in the macaque brain. NatNakano M, Nunome M, Kitahara S, Tatsumoto S, Go Y,

Neurosci 21: 1452-1462. doi: 10.1038/s41593-018-0229-7.

Shigenobu S, Matsuda Y (2018) Nonsense mutation in

4. Iritani S, Torii Y, Habuchi C, Sekiguchi H, Fujishiro H,

PMEL is associated with yellowish plumage colour

95

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

3. Isoda M, Noritake A, Ninomiya T (2018) Development ofphenotype in Japanese quail. Sci Rep 8: 16732.

social systems neuroscience using macaques. Proc Jap Acad,

doi: 10.1038/s41598-018-34827-4.

Ser B, Phys Biol Sci 94: 305-323. doi: 10.2183/pjab.94.020.

7. Matsumura K, Imai H, Go Y, Kusuhara M, Yamaguchi K,
Shirai T, Ohshima K (2018) Transcriptional activation of3) 研究関係著作

a chimeric retrogene PIPSL in a hominoid ancestor. Gene

1. 郷康広, 藤山秋佐夫，阿形清和，松沢哲郎 (2018) チ
ンパンジー親子トリオのゲノム解析. 科学 (岩波書678: 318-323. doi: 10.1016/j.gene.2018.08.033.

店) 2018 年 2 月 122-123. ASIN:B0791XV7LJ.

8. Noritake A, Nakamura K (2018) Encoding prediction signals
during appetitive and aversive Pavlovian conditioning in the

2. 郷康広 (2018) ヒトとチンパンジーの脳の違いを発

primate lateral hypothalamus. J Neurophysiol 2019 Feb

見 . 科 学 ( 岩 波 書 店 ) 2018 年 11 月 1084-1085.

1;121(2):396-417. doi: 10.1152/jn.00247.2018.

ASIN:B07J35Q9HN
3. 磯田昌岐 (2018) 社会的認知機能のシステム的理解.

2) 英文総説

ブレインサイエンスレビュー (in press).

1. Hikosaka O, Kim HF, Amita H, Yasuda M, Isoda M,

4. 磯田昌岐 (2018) 社会的認知機能の生理学的理解に

Tachibana Y, Yoshida A (2018) Direct and indirect

向けて. 日本神経精神薬理学雑誌 (in press).

pathways for choosing objects and actions. Eur J Neurosci

5. 吉田正俊, 田口茂 (2018) 自由エネルギー原理と視2019 Mar;49(5):637-645. doi: 10.1111/ejn.13876.

覚的意識. 日本神経回路学会誌 25(3): 53-70.

2. Ninomiya T, Noritake A, Ullsperger M, Isoda M (2018)
Performance monitoring in the medial frontal cortex and4) その他

related neural networks: From monitoring self actions to

1. 郷康広 (2018) 第 18 章 ゲノムの進化 [分担翻訳]．''

understanding others' actions. Neurosci Res 137: 1-10.

ゲノム 第 4 版'' (監訳：石川冬木, 中山潤一), メディdoi: 10.1016/j.neures.2018.04.004.

カル・サイエンス・インターナショナル, pp 443-477.

《生体システム研究部門》
4. Nonomura S, Nishizawa K, Sakai Y, Kawaguchi Y, Kato

1) 英文原著論文
1. Wakabayashi M, Koketsu D, Kondo H, Sato S, Ohara K,

S, Uchigashima M, Watanabe M, Yamanaka K, Enomoto

Polyakova Z, Chiken S, Hatanaka N, Nambu A (2018)

K, Chiken S, Sano H, Soma S, Yoshida J, Samejima K,

Development of stereotaxic recording system for awake

Ogawa M, Kobayashi K, Nambu A, Isomura Y, Kimura

marmosets (Callithrix jacchus). Neurosci Res 135:37-45.

M (2018) Monitoring and updating of action selection for

doi: 10.1016/j.neures.2018.01.001.

goal-directed behavior through the striatal direct andindirect pathways. Neuron 99(6):1302-1314.e5.

2. Ebina T, Masamizu Y, Tanaka YR, Watakabe A,

doi: 10.1016/j.neuron.2018.08.002.

Hirakawa R, Hirayama Y, Hira R, Terada S, Koketsu D,
Hikosaka K, Mizukami H, Nambu A, Sasaki E,

5. Osanai Y, Shimizu T, Mori T, Hatanaka N, Kimori Y,

Yamamori Y, Matsuzaki M (2018) Two-photon imaging

Kobayashi K, Yoshimura Y, Nambu A, Ikenaka K (2018)of neuronal activity in motor cortex of marmosets during

Length of myelin internodes of individual oligodendrocytes

upper-limb movement tasks. Nat Commun 9:1879.

are controlled by microenvironment influenced by normal

doi: 10.1038/s41467-018-04286-6.

and input-deprived axonal activities in sensory deprived

3. Inoue K, Miyachi S, Nishi K, Okado H, Nagai Y,

mouse models. Glia 66: 2514-2525. doi: 10.1002/glia.23502.

Minamimoto T, Nambu A, Takada M (2019) Recruitment

6. Okada Y, Sumioka T, Ichikawa K, Sano H, Nambu A,of calbindin into nigral dopamine neurons protects against

Kobayashi K, Uchida K, Suzuki Y, Tominaga M, Reinach

drug-induced parkinsonism. Mov Disord 34(2):200-209.

PS, Hirai SI, Jester JV, Miyajima M, Shirai K, Iwanishi

doi: 10.1002/mds.107.

H, Kao WW, Liu CY, and Saika S (2018) Sensory nerve

96生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

supports epithelial stem cell function in healing of corneal

Omata T, Nguyen HB, Thai TQ, Nambu A, Kawaguchi Y,

epithelium in mice: the role of trigeminal nerve transient

García-Verdugo JM, Sawamoto K（2018）New neurons use

receptor potential vanilloid 4.

Slit-Robo signaling to migrate through the glial meshwork

Lab Invest; 99(2):210-

230. doi: 10.1038/s41374-018-0118-4.

and approach a lesion for functional regeneration．Sci Adv

7. Kaneko N, Herranz-Pérez V, Otsuka T, Sano H, Ohno N,

4(12)：eaav0618．doi: 10.1126/sciadv.aav0618.

《統合生理研究部門》
8. Motomura E, Inui K, Nishihara M, Tanahashi M, Kakigi R,1) 英文原著論文
1. Yokota H, Mizuguchi N, Kakigi R, Nakata H (2018)

Okada M (2018) Prepulse inhibition of the auditory off-

Modulation of corticospinal excitability during positive

response: A magnetoencephalographic study. Clin EEG

and negative motor imageries. Neurosci Lett 672:1-5.

Neurosci 49(3):152-158. doi: 10.1177/1550059417708914.
9. Iwasaki M, Noguchi Y, Kakigi R (2018) Two-stage

doi: 10.1016/j.neulet.2018.02.036.
2. Hari R, Baillet S, Barnes G, Burgess R, Forss N, Gross J,

processing of aesthetic information in the human brain

Hämäläinen M, Jensen O, Kakigi R, Mauguiére F,

revealed by neural adaptation paradigm. Brain Topogr

Nakasato N, Puce A, Romani G-L, Schnitzler A, Taulu S

31(6):1001-1013. doi: 10.1007/s10548-018-0654-7.

(2018) IFCN-endorsed practical guidelines for clinical

10. Iwasaki M, Noguchi Y, Kakigi, R (2019) Neuralmagnetoencephalography (MEG). Clin Neurophysiol

correlates of time distortion in a pre-action period. Hum

129(8):1720-1747. doi: 10.1016/j.clinph.2018.03.042.

Brain Mapp 40(3):804-817. doi: 10.1002/hbm.24413.

3. Kida T, Tanaka E, Kakigi R (2018) Adaptive flexibility

11. Mizukami H, Kakigi R, Nakata H (2019) Effects ofof the within-hand attentional gradient in touch: an MEG

stimulus intensity and auditory white noise on humanstudy. NeuroImage 179:373-384.

somatosensory cognitive processing: A study using event-doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.06.063.

related potentials. Exp Brain Res 237(2):521-530.
doi: 10.1007/s00221-018-5443-8.

4. Inui K, Takeuchi N, Sugiyama S, Motomura E, Nishihara M

12. Ichikawa H, Nakato E, Igarashi Y, Okada M, Kanazawa(2018) GABAergic mechanisms involved in the prepulse
inhibition of auditory evoked cortical responses in humans.

S, Yamaguchi MK, Kakigi R (2019)

PLoS One 13:e0190481. doi: 10.1371/journal.pone.0190481.

study of infant view-invariant face processing during thefirst 3 to 8 months of life.

5. Takeuchi N, Sugiyama S, Inui K, Kanemoto K, Nishihara

A longitudinal

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doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.11.031.

M (2018) Long-latency suppression of auditory andsomatosensory change-related cortical responses. PLoS

2) 研究関係著作

One 13(6):e0199614. doi: 10.1371/journal.pone.0199614.

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doi: 10.1371/journal.pone.0201804.

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4. 坂本貴和子, 柿木隆介 (2018) 咀嚼が脳に与える影

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響. 矯正歯科 39: 52-60.

97

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文《心理生理学研究部門》
1) 英文原著論文

Shenton ME, Kwon JS, Spalletta G, Spaniel F, Sprooten

1. Hashimoto N, Ito YM, Okada N, Yamamori H, Yasuda Y,

E, Stäblein M, Stein DJ, Sundram S, Tan Y, Tan S, Tang

Fujimoto M, Kudo N, Takemura A, Son S, Narita H,

S, Temmingh HS, Westlye LT, Tønnesen S, Tordesillas-

Yamamoto M, Tha KK, Katsuki A, Ohi K, Yamashita F,

Gutierrez D, Doan NT, Vaidya J, van Haren NEM, Vargas

Koike S, Takahashi T, Nemoto K, Fukunaga M, Onitsuka

CD, Vecchio D, Velakoulis D, Voineskos A, Voyvodic

T, Watanabe Y, Yamasue H, Suzuki M, Kasai K, Kusumi

JQ, Wang Z, Wan P, Wei D, Weickert TW, Whalley H,

I, Hashimoto R; COCORO (2018) The effect of duration

White T, Whitford TJ, Wojcik JD, Xiang H, Xie Z,

of illness and antipsychotics on subcortical volumes in

Yamamori H, Yang F, Yao N, Zhang G, Zhao J, van Erp

schizophrenia: Analysis of 778 subjects. Neuroimage Clin

TGM, Turner J, Thompson PM, Donohoe G (2018)

17:563-569. doi: 10.1016/j.nicl.2017.11.004.

Widespread white matter microstructural differences in

2. Kawamichi H, Sugawara SK, Hamano YH, Kitada R,

schizophrenia across 4322 individuals: results from the

Nakagawa E, Kochiyama T, Sadato N (2018) Neural

ENIGMA Schizophrenia DTI Working Group. Molcorrelates underlying change in state self-esteem. Sci Rep

Psychiatry, 23(5):1261-1269. doi: 10.1038/mp.2017.170.
4. Kochiyama T, Ogihara N, Tanabe HC, Kondo O, Amano H,

8(1):1798. doi: 10.1038/s41598-018-20074-0.
3. Kelly S, Jahanshad N, Zalesky A, Kochunov P, Agartz I,

Hasegawa K, Suzuki H, Ponce de León MS, Zollikofer CPE,

Alloza C, Andreassen OA, Arango C, Banaj N, Bouix S,

Bastir M, Stringer C, Sadato N, Akazawa T (2018)

Bousman CA, Brouwer RM, Bruggemann J, Bustillo J,

Reconstructing the Neanderthal brain using computational

Cahn W, Calhoun V, Cannon D, Carr V, Catts S, Chen J,

anatomy. Sci Rep 8(1):6296. doi: 10.1038/s41598-018-

Chen JX, Chen X, Chiapponi C, Cho KK, Ciullo V,

24331-0.

Corvin AS, Crespo-Facorro B, Cropley V, De Rossi P,

5. Koshiyama D, Fukunaga M, Okada N, Morita K, Nemoto

Diaz-Caneja CM, Dickie EW, Ehrlich S, Fan FM,

K, Yamashita F, Yamamori H, Yasuda Y, Fujimoto M,

Faskowitz J, Fatouros-Bergman H, Flyckt L, Ford JM,

Kelly S, Jahanshad N, Kudo N, Azechi H, Watanabe Y,

Fouche JP, Fukunaga M, Gill M, Glahn DC, Gollub R,

Donohoe G, Thompson PM, Kasai K, Hashimoto R

Goudzwaard ED, Guo H, Gur RE, Gur RC, Gurholt TP,(2018) Role of frontal white matter and corpus callosum

Hashimoto R, Hatton SN, Henskens FA, Hibar DP, Hickie

on social function in schizophrenia. Schizophr Res

IB, Hong LE, Horacek J, Howells FM, Hulshoff Pol HE,

202:180-187. doi: 10.1016/j.schres.2018.07.009.

Hyde CL, Isaev D, Jablensky A, Jansen PR, Janssen J,

6. Koshiyama D, Fukunaga M, Okada N, Yamashita F,

Jönsson EG, Jung LA, Kahn RS, Kikinis Z, Liu K,

Yamamori H, Yasuda Y, Fujimoto M, Ohi K, Fujino H,

Klauser P, Knöchel C, Kubicki M, Lagopoulos J, Langen

Watanabe Y, Kasai K, Hashimoto R (2018) Role ofC, Lawrie S, Lenroot RK, Lim KO, Lopez-Jaramillo C,

subcortical structures on cognitive and social function in

Lyall A, Magnotta V, Mandl RCW, Mathalon DH,

schizophrenia. Sci Rep 8(1):1183. doi: 10.1038/s41598-

McCarley RW, McCarthy-Jones S, McDonald C,

017-18950-2.

McEwen S, McIntosh A, Melicher T, Mesholam-Gately

7. Koshiyama D, Fukunaga M, Okada N, Yamashita F,

RI, Michie PT, Mowry B, Mueller BA, Newell DT,

Yamamori H, Yasuda Y, Fujimoto M, Ohi K, Fujino H,

O'Donnell P, Oertel-Knöchel V, Oestreich L, Paciga SA,

Watanabe Y, Kasai K, Hashimoto R (2018) Subcortical

Pantelis C, Pasternak O, Pearlson G, Pellicano GR,

association with memory performance in schizophrenia: a

Pereira A, Pineda Zapata J, Piras F, Potkin SG, Preda A,

structural magnetic resonance imaging study. Transl

Rasser PE, Roalf DR, Roiz R, Roos A, Rotenberg D,

Psychiatry 8(1):20. doi: 10.1038/s41398-017-0069-3.

Satterthwaite TD, Savadjiev P, Schall U, Scott RJ, Seal

8. Kudo N, Yamamori H, Ishima T, Nemoto K, Yasuda Y,

ML, Seidman LJ, Shannon Weickert C, Whelan CD,

Fujimoto M, Azechi H, Niitsu T, Numata S, Ikeda M, Iyo

98生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

M, Ohmori T, Fukunaga M, Watanabe Y, Hashimoto K,

procedural memory by daytime napping and overnight

Hashimoto R (2018) Plasma levels of soluble tumor

sleep: an fMRI study. Neurosci Res 132:37-45.

necrosis factor receptor 2 (sTNFR2) are associated withdoi: 10.1016/j.neures.2017.09.006.

hippocampal volume and cognitive performance in

17. Sumiya M, Igarashi K, Miyahara M (2018) Emotions

patients with schizophrenia. Int J Neuropsychopharmacol

surrounding friendships of adolescents with autism

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doi: 10.1371/journal.pone.0191538.

Interpersonal visual interaction induces local and global

18. van Erp TGM, Walton E, Hibar DP, Schmaal L, Jiang W,

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Glahn DC, Pearlson GD, Yao N, Fukunaga M, Hashimoto

682:132-136. doi: 10.1016/j.neulet.2018.07.024.
10. Nakamura NH, Fukunaga M, Oku Y (2018) Respiratory

R, Okada N, Yamamori H, Bustillo JR, Clark VP, Agartz

modulation of cognitive performance during the retrieval

I, Mueller BA, Cahn W, de Zwarte SMC, Hulshoff Pol

process.

HE, Kahn RS, Ophoff RA, van Haren NEM, Andreassen

PLoS One 13(9):e0204021.

OA, Dale AM, Doan NT, Gurholt TP, Hartberg CB,

doi: 10.1371/journal.pone.0204021.
11. Nakamura T, Matsui T, Utsumi A, Yamazaki M, Makita

Haukvik UK, Jørgensen KN, Lagerberg TV, Melle I,

K, Harada T, Tanabe HC, Sadato N (2018) The role of theWestlye LT, Gruber O, Kraemer B, Richter A, Zilles D,

amygdala in incongruity resolution: the case of humor

Calhoun VD, Crespo-Facorro B, Roiz-Santiañez R,

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Tordesillas-Gutiérrez D, Loughland C, Carr VJ, Catts S,

doi: 10.1080/17470919.2017.1365760.

Cropley VL, Fullerton JM, Green MJ, Henskens FA,

12. Okamoto Y, Kitada R, Miyahara M, Kochiyama T,

Jablensky A, Lenroot RK, Mowry BJ, Michie PT, Pantelis

Naruse H, Sadato N, Okazawa H, Kosaka H (2018)

C, Quidé Y, Schall U, Scott RJ, Cairns MJ, Seal M,

Altered perspective-dependent brain activation while

Tooney PA, Rasser PE, Cooper G, Shannon Weickert C,

viewing hands and associated imitation difficulties in

Weickert TW, Morris DW, Hong E, Kochunov P, Beard

individuals with autism spectrum disorder. Neuroimage

LM, Gur RE, Gur RC, Satterthwaite TD, Wolf DH, Belger

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A, Brown GG, Ford JM, Macciardi F, Mathalon DH,

13. Rajaei N, Aoki N, Takahashi HK, Miyaoka T, Kochiyama

O'Leary DS, Potkin SG, Preda A, Voyvodic J, Lim KO,

T, Ohka M, Sadato N, Kitada R (2018) Brain networks

McEwen S, Yang F, Tan Y, Tan S, Wang Z, Fan F, Chen

underlying conscious tactile perception of textures as

J, Xiang H, Tang S, Guo H, Wan P, Wei D, Bockholt HJ,

revealed using the velvet hand illusion. Hum Brain Mapp

Ehrlich S, Wolthusen RPF, King MD, Shoemaker JM,

39(12):4787-4801. doi: 10.1002/hbm.24323.

Sponheim SR, De Haan L, Koenders L, Machielsen MW,

14. Sakai H, Ando T, Sadato N, Uchiyama Y (2018) Speed-

van Amelsvoort T, Veltman DJ, Assogna F, Banaj N, derelated activation in the mesolimbic dopamine system

Rossi P, Iorio M, Piras F, Spalletta G, McKenna PJ,

during the observation of driver-view videos. Sci Rep

Pomarol-Clotet E, Salvador R, Corvin A, Donohoe G,

8(1):711. doi: 10.1038/s41598-017-18792-y.

Kelly S, Whelan CD, Dickie EW, Rotenberg D,
Voineskos AN, Ciufolini S, Radua J, Dazzan P, Murray

15. Sasaki A, Okamoto Y, Kochiyama T, Kitada R, Sadato N
Distinct sensitivities of the lateral prefrontal

R, Reis Marques T, Simmons A, Borgwardt S, Egloff L,

cortex and extrastriate body area to contingency between

Harrisberger F, Riecher-Rössler A, Smieskova R, Alpert

executed and observed actions. Cortex 108:234-251.

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Bertolino A, Bonvino A, Di Giorgio A, Neilson E, Mayer(2018)

16. Sugawara SK, Koike T, Kawamichi H, Makita K,

AR, Stephen JM, Kwon JS, Yun JY, Cannon DM,

Hamano YH, Takahashi HK, Nakagawa E, Sadato N

McDonald C, Lebedeva I, Tomyshev AS, Akhadov T,(2018) Qualitative differences in offline improvement ofKaleda V, Fatouros-Bergman H, Flyckt L; Karolinska

99

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

Schizophrenia Project, Busatto GF, Rosa PGP, Serpa MH,

Cannon DM, Corvin A, Gill M, Di Giorgio A, Bertolino A,

Zanetti MV, Hoschl C, Skoch A, Spaniel F, Tomecek D,

Lawrie S, Nickson T, Whalley HC, Neilson E, Calhoun VD,

Hagenaars SP, McIntosh AM, Whalley HC, Lawrie SM,

Thompson PM, Turner JA, Ehrlich S; Karolinska

Knöchel C, Oertel-Knöchel V, Stäblein M, Howells FM,

Schizophrenia Project consortium (KaSP) (2018) Prefrontal

Stein DJ, Temmingh HS, Uhlmann A, Lopez-Jaramillo C,

cortical thinning links to negative symptoms in schizophrenia

Dima D, McMahon A, Faskowitz JI, Gutman BA,

via the ENIGMA consortium. Psychol Med., 48(1):82-94.

Jahanshad N, Thompson PM, Turner JA (2018) Cortical

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20. Kawamichi H, Sugawara SK, Hamano YH, Makita K,

and 5098 control subjects via the Enhancing Neuro Imaging

Kochiyama T, Kikuchi Y, Ogino Y, Saito S, Sadato N

Genetics Through Meta Analysis (ENIGMA) Consortium.

(2018) Prosocial behavior toward estranged persons

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19. Walton E, Hibar DP, van Erp TGM, Potkin SG, RoizSantiañez R, Crespo-Facorro B, Suarez-Pinilla P, van Haren2) 研究関係著作

NEM, de Zwarte SMC, Kahn RS, Cahn W, Doan NT,

1. 中村晋之介, 宍戸恵美子, 福村直博 (2018) サッケ

Jørgensen KN, Gurholt TP, Agartz I, Andreassen OA,

ード発生パターンに基づくなぞり運動中の手と眼Westlye LT, Melle I, Berg AO, Morch-Johnsen L, Færden A,

球の協調制御の解析. 電子情報通信学会技術研究報

Flyckt L, Fatouros-Bergman H; Karolinska Schizophrenia

告 117(508)151-156.

Project Consortium (KaSP), Jönsson EG, Hashimoto R,

2. 定藤規弘, 福永雅喜 (2018) ヒト脳研究における

Yamamori H, Fukunaga M, Jahanshad N, De Rossi P, Piras

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F, Banaj N, Spalletta G, Gur RE, Gur RC, Wolf DH,

33(14):6-10.
3. 菅原翔 (2018）運動技能に与える声掛けの効果．体Satterthwaite TD, Beard LM, Sommer IE, Koops S, Gruber

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O, Richter A, Krämer B, Kelly S, Donohoe G, McDonald C,《形態情報解析室》
1) 英文原著論文

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1. Nakamichi Y, Miyazaki N, Tsutsumi K, Higashiura A,

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Narita H, Shimizu T, Uehara-Ichiki T, Omura T, Murata

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K, Nakagawa A (2019) An assembly intermediate

Park MK, Murata K, Kim HL, Seo YR (2018) A

structure of Rice dwarf virus reveals a hierarchical outermolecular mechanism of nickel (II): reduction ofcapsid shell assembly mechanism. Structure 27(3):439-

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functional disruption of p53. Carcinogenesis 39: 11571164. doi:10.1093/carcin/bgy118.

2. Ando J, Nakamura A, Visootsat A, Yamamoto M, SongC, Murata K, Iino R (2018) Single-nanoparticle tracking

5. Asare KK, Sakaguchi M, Lucky AB, Asada M, Miyazaki S,

with angstrom localization precision and microsecond

Katakai Y, Kawai S, Song S, Murata K, Yahata K, Kaneko

time resolution. Biophys J 115:2413-2427.

O (2018) The Plasmodium knowlesi MAHRP2 ortholog

doi: https://doi.org/10.1016/j.bpj.2018.11.016.

localizes to structures connecting Sinton Mulligan's clefts in
the infected erythrocyte. Parasitology International 67:481-

3. Tsunoda J, Song C, Imai FL, Takagi J, Ueno H, Murata T,
Iino R, Murata K (2018) Off-axis rotor in Enterococcus

492. doi: https://doi.org/10.1016/j.parint.2018.04.005.

hirae V-ATPase visualized by Zernike phase plate single-

6. Watanabe T,Song C, Murata K, Kureha T, Suzuki D (2018)100

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

doi:10.1016/j.virol.2018.01.021

Seeded Emulsion Polymerization of Styrene in the Presenceof Water-Swollen Hydrogel Microspheres. Langmuir

2) 研究関係著作

34(29): 8571-8580. doi:10.1021/acs.langmuir.8b01047.

1. 村田和義 (2018) 空間フィルタリング --- 実空間で

7. Murata K, Kaneko Y (2018) Visualization of DNAの画像処理. 実験医学増刊 ``生きてるものは全部観Compaction in Cyanobacteria by High-voltage Cryo-る！ イメージングの選び方・使い方 100＋'' 36(20):electron Tomography. J Visual Exper 137: e57197.

3550, 羊土社.
2. 村田和義 (2018) 周波数フィルタリング ---逆空間

doi:10.3791/57197.
8. Uchihashi T, Watanabe Y, Nakazaki Y, Yamasaki T,

での画像処理. 実験医学増刊 ''生きてるものは全部

Watanabe H, Maruno T, Ishii K, Uchiyama S, Song C,

観 る ！ イ メ ー ジ ン グ の 選 び 方 ・ 使 い 方 100 ＋ ''Murata K, Iino R, Ando T (2018) Dynamic Structural

36(20): 3552, 羊土社.

States of ClpB Involved in Its Disaggregation Function.

3. 岡本健太，村田和義 (2018) 巨大ウイルスの構造解Nature Commun 9: 2147. doi:10.1038/s41467-018-04587-w.

析：クライオ電子顕微鏡の新たな挑戦. 実験医学
36(8): 1344-1348, 羊土社.

9. Kobayashi N, Inano K, Sasahara K, Sato T, Miyazawa K,

4. 宋 致宖, 村田 和義 (2018) クライオ電子顕微鏡によFukuma T, Hecht M, Song C, Murata K, Arai R (2018)
Self-Assembling
Constructedfrom

Supramolecular
de

Novo

るタンパク質の動的構造解析. J Comput Chem Japan

Nanostructures
Extender17(1): 38-45. doi: https://doi.org/10.2477/jccj.2018-0007.

Protein5. 村田和義 (2018) 超高圧電子顕微鏡. ''ライフサイエン

Nanobuilding Blocks. Synthetic Biology 7: 1381-1394.
doi:10.1021/acssynbio.8b00007.

ス顕微鏡学ハンドブック'' (山科正平・高田邦昭 責任

10. Okamoto K, Miyazaki N, Reddy HKN., Hantke MF, Maia

編集), pp.150-154, 朝倉書店. ISBN978-4-254-31094-8.

FRNC, Larsson DSD, Abergel C, Claverie JM, Hajdu J,

3) その他

Murata K, Svenda M (2018) Cryo-EM structure of a

1. 村田和義, 金子康子 (2018) シアノバクテリアが分裂

Marseilleviridae virus particle reveals a large internal時に示す DNA 凝集構造を低温超高圧電顕トモグラフ

microassembly. Virology 516: 239-245.

ィーで解析. ゲノム微生物学会ニュースレター 18, P. 1.

《多光子顕微鏡室》
1. 村越秀治 (2018) 光応答性 CaMKII 阻害ペプチドの1) 英文原著論文

開発とシナプス可塑性研究への応用. CLINICAL

1. Chen Xi, Shibata AC, Hendi A, Kurashina M., Fortes E,
Weilinger N, MacVicar B, Murakoshi H, Mizumoto K

CALCIUM 28(3): 414--419. doi: CliCa1803414419.

(2018) Rap2 and TNIK control Plexin-dependent tiled

2. 村越秀治 (2018) 共焦点レーザー走査顕微鏡 vi.

synaptic innervation in C. elegans. eLife 7:e38801.

FLIM-② 周波数ドメイン. ''生きてるものは全部観

doi: 10.7554/eLife.38801.

る！ イメージングの選び方・使い方 100＋'' (原田慶2) 研究関係著作

恵, 永井健治 編), 実験医学増刊,

羊土社, pp. 57-58.

《生体機能情報解析室》
1) 英文原著論文

human gustatory cortex. Nat Commun 10(1):1048.

1. Chikazoe J, Lee DH, Kriegeskorte N, Anderson AK

doi: 10.1038/s41467-019-08857-z.

(2019) Distinct representations of basic taste qualities in101

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文《ウィルスベクター開発室》
1) 英文原著論文

S, Noda M (2019) [Na+] increases in body fluids sensed by

1. Yoshida E, Terada SI, Tanaka YH, Kobayashi K, Ohkura

central Nax induce sympathetically mediated blood pressure

M, Nakai J, Matsuzaki M (2018) In vivo wide-field

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Takada M, Kobayashi K (2019) Enhancement of thedoi: 10.1038/s41598-018-26566-3.
2. Ren Q, Ma M, Yang J, Nonaka R, Yamaguchi A, Ishikawa

transduction efficiency of a lentiviral vector for neuron-

KI, Kobayashi K, Murayama S, Hwang SH, Saiki S,

specific retrograde gene delivery through the point

Akamatsu W, Hattori N, Hammock BD, Hashimoto K

mutation of fusion glycoprotein type E. J Neurosci Methods(2018) Soluble epoxide hydrolase plays a key role in the

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skeletal muscle atrophy via a WWP1/KLF15 axis. JCI

6. Terada SI, Kobayashi K, Ohkura M, Nakai J, Matsuzaki

Insight 4. pii:124952. doi: 10.1172/jci.insight.124952.

M (2018) Super-wide-field two-photon imaging with a

14. Murata K, Kinoshita T, Fukazawa Y, Kobayashi K,

micro-optical device moving in post-objective space. Nat

Yamanaka A, Hikida T, Manabe H, Yamaguchi M (2019)

Commun 9:3550. doi: 10.1038/s41467-018-06058-8.

Opposing Roles of Dopamine Receptor D1- and D2-

7. Okubo Y, Kanemaru K, Suzuki J, Kobayashi K, Hirose K,

Expressing Neurons in the Anteromedial Olfactory

Iino M (2019) Inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 2-

Tubercle in Acquisition of Place Preference in Mice. Front

independent Ca2+ release from the endoplasmic reticulum

Behav Neurosci 13:50. doi: 10.3389/fnbeh.2019.00050.
2) 英文総説

in astrocytes. Glia 67:113-124. doi: 10.1002/glia.23531.
8. Nomura K, Hiyama TY, Sakuta H, Matsuda T, Lin C-H,

1. Kobayashi K, Kato S, Kobayashi K (2018) Genetic

Kobayashi K, Kobayashi K, Kuwaki T, Takahashi K, Matsui

manipulation of specific neural circuits by use of a viral

102

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／発表論文

vector system. J Neural Transm (Vienna) 125:67-75.

doi: 10.1007/s00702-016-1674-7.

《遺伝子改変動物作製室》
1) 英文原著論文

Kobayashi T, Surani MA (2018) Tracing the transitions

1. Yamaguchi T, Sato H, Kobayashi T, Kato-Itoh M, Goto T,

from pluripotency to germ cell fate with CRISPR screening.

Hara H, Mizuno N, Yanagida A, Umino A, Hamanaka S,

Nat Commun 9:4292. doi: 10.1038/s41467-018-06230-0.

Suchy F, Masaki H, Ota Y, Hirabayashi M, Nakauchi H

4. Cheetham SW, Gruhn WH, van den Ameele J, Krautz R,(2018) An interspecies barrier to tetraploid complementation

Southall TD, Kobayashi T, Surani MA, Brand AH (2018)

and chimera formation. Sci Rep 8:15289.

Targeted DamID reveals differential binding of mammalian

doi: 10.1038/s41598-018-33690-7.

pluripotency factors. Development 145: dev170209.
doi: 10.1242/dev.170209.

2. Hamanaka S, Umino A, Sato H, Hayama T, Yanagida A,
Mizuno N, Kobayashi T, Kasai M, Suchy FP, Yamazaki S,

5. Oldani G, Peloso A, Vijgen S, Wilson EM, Slits F, Gex Q,

Masaki H, Yamaguchi T, Nakauchi H (2018) Generation ofMorel P, Delaune V, Orci LA, Yamaguchi T, Kobayashi

vascular endothelial cells and hematopoietic cells by

T, Rubbia-Brandt L, Nakauchi H, Lacotte S, Toso C

blastocyst complementation. Stem Cell Reports 11:988-(2018) Chimeric liver transplantation reveals interspecific997. doi: 10.1016/j.stemcr.2018.08.015.

graft remodelling. J Hepatol 69:1025-1036.
doi: 10.1016/j.jhep.2018.07.008.

3. Hackett JA, Huang Y, Günesdogan U, Gretarsson KA,《個別研究（山肩研究室》
amygdala-dependent memory revealed by kinase-dead1) 英文原著論文
1. Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K (2018) Differential
involvement of kinase activity of Ca

knock-in mouse. eNeuro 5(4): e0133-18.2018 1-15.

2+/calmodulin-

doi: 10.1523/ENEURO.0133-18.2018.

dependent protein kinase IIα in hippocampus- and103

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

b.

学会発表

〔

目

次

〕

神経機能素子研究部門 ················································································· 106
生体膜研究部門 ······················································································· 106
神経発達・再生機構研究部門 ··········································································· 107
細胞構造研究部門 ····················································································· 108
細胞生理研究部門 ····················································································· 109
心循環シグナル研究部門 ··············································································· 111
生殖･内分泌系発達機構研究部門 ········································································ 114
大脳神経回路論研究部門 ··············································································· 116
生体恒常性発達研究部門 ··············································································· 117
視覚情報処理研究部門 ················································································· 118
認知行動発達機構研究部門 ············································································· 119
生体システム研究部門 ················································································· 121
統合生理研究部門 ····················································································· 124
心理生理学研究部門 ··················································································· 124
個別研究（毛利研究室 ················································································· 128
個別研究（山肩研究室） ··············································································· 128
個別研究（佐竹研究室） ··············································································· 128
形態情報解析室 ······················································································· 129
多光子顕微鏡室 ······················································································· 130
生体機能情報解析室 ··················································································· 131
遺伝子改変動物作製室 ················································································· 131
動物実験センター ····················································································· 132
生命システム構築研究グループ ········································································· 132

105

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

学

会

発

表

《神経機能素子研究部門》
1.

I-Shan Chen, Michihiro Tateyama, Yuko Fukata,mechanisms of the GIRK channel activity by small

Motonari Uesugi, Yoshihiro Kubo（2018・2・19）Effects

molecules. 第 95 回 日本生理学会大会（高松）6.

and activation mechanisms of ivermectin on G-protein-2.

gated inwardly rectifying potassium channels. The 62nd

Analyses of the structural rearrangements of P2X2

Annual Meeting of the Biophysical Society San

receptor by voltage-clamp fluorometry using fUAA

Francisco, USA)fluorophore–quencher pairing. 第 95 回日本生理学

立 山 充 博 ， 久 保 義 弘 （ 2018 ･ 3 ･ 28 ） Functional

会大会（高松）7.

interaction of metabotropic glutamate receptor mGlu2

3.

Motonari Uesugi, Yoshihiro Kubo （ 2018 ･ 7 ･ 5)

生理学会大会（高松）Activation and potentiation of GIRK channel

下村拓史，久保義弘（2018・3・28）Modulation ofactivity by ivermectin. The 18th World Congress ofthe voltage dependence by phosphoinositides in

the Basic and Clinical Pharmacology (Kyoto)
8.

浅野麻己子，安田隆ノ介，久保義弘，齊藤修（2018･

理学会大会 （高松）9･25）メダカの 2 種の TRPV1 の刺激応答性の解粂慎一郎，立山充博，久保義弘（2018・3・28）

析
9.

FRET analyses of the effect of Phe860Glu mutation

5.

I-Shan Chen, Michihiro Tateyama, Yuko Fukata,with Gq-coupled monoamine receptors. 第 95 回日本

Two-Pore Na+ Channel 3 (TPC3)．第 95 回日本生
4.

Rizki Tsari Andriani, Yoshihiro Kubo（2018･3･29）

第 91 回日本生化学会（京都）下村拓史，久保義弘（2018･11･17）Two-Pore Na+on the interaction between the N- and C-terminal

channel 3 にみられる長期脱分極刺激依存的な活

cytoplasmic domains in hERG channel. 第 95 回日

性亢進の分子メカニズムについての解析．第 65

本生理学会大会（高松）回中部日本生理学会大会（名古屋）

陳以珊，久保義弘（2018･3･29）Novel regulation《生体膜研究部門》
1.

Fukata Y（招待講演）（2018・7・27）Epilepsy-related

（郡山）
4.

ligand/receptor LGI1 and ADAM22 trans-synaptically2.

regulate excitatory synaptic strength．第 41 回日本神S，Fukata M（2018・9・29）構造解析に基づく

経科学大会（神戸）

てんかん関連リガンド・受容体 LGI1-ADAM22

Yamagata A，Miyazaki Y，Shigematsu H，Shirouzu

複合体の結合様式及び生理的役割の解明．第８M，Fukata Y，Fukata M，Fukai S（2018・9・17）

回生理研・名大医合同シンポジウム（名古屋）
5.

Structural basis of epilepsy-related ligand-receptor

3.

Miyazaki Y，Yamagata A，Yokoi N，Fukata Y，Fukai

Miyazaki Y，Yamagata A，Yokoi N，Fukata Y，Fukai

complex LGI1-ADAM22．日本生物物理学会第 56

S，Fukata M（2018・10・22）Epilepsy-related ligand/

回年会（岡山）receptor ， LGI1-ADAM22 complex ， functions as

吉倉延亮，安井敬三，木村暁夫，横井紀彦，深田trans-synaptic machinery for physiological brain

優子，深田正紀，下畑享良（2018・9・21）抗activity. Joint academic activities of McGill University

mGluR1 抗体陽性小脳性運動失調症 2 症例の臨and Natl Inst Physiol Sci（岡崎）

床像の検討．第 30 回日本神経免疫学会学術集会

6.

106

Miyazaki Y，Yamagata A，Yokoi N，Fukata Y，Fukai

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

S，Fukata M（2018･11･ 3）Binding mode and日本分子生物学会年会（横浜）8.

physiological role of epilepsy-related ligand/receptor
LGI1-ADAM22
7.

complex

based

on

Fukata Y，Yokoi N，Hirata T，Miyazaki Y，Hirano
Y，Fukata M（2018・12・9）Synapse maturation

structural

analysis．Neuroscience 2018（San Diego）

regulated by palmitate cycling on PSD-95 and

山形敦史，宮崎裕理，深田優子，深田正紀，深井trans-synaptic LGI1 and ADAM22．2018 ASCB |周也（2018･11･28）てんかんの原因となる蛋白

EMBO Annual Meeting（San Diego）

質複合体 LGI1-ADAM22 の構造基盤．第 41 回

《神経発達・再生機構研究部門》
1.

Kaneko N, Herranz-Perez V, Otsuka T, Sano H,

へのニューロンの移動と血管・アストロサイト．

Ohno N, Omata T, Nguyen HB, Thai TQ, Garcia-

第３回 Neuro-vascular 研究会（静岡県浜松市）

Verdugo JM, Sawamoto K（2019・3・30）Enhanced

2.

8.

neuronal migration through activated glia promotes

Morphological changes and migration termination in

post- stroke neuronal regeneration．第 9 回アジア・

newborn neurons controlled by Sema3E-PlexinD1

オセアニア生理学会連合大会＆第 96 回日本生理signaling．The 3rd NCU&HALLYM International

学会合同大会（兵庫県神戸市）

Joint Symposium 2018（愛知県名古屋市）
9.

岩田英敏，金子奈穂子，大竹杏佳，戸室幸太郎，

ューロンの移動機構と意義．第 41 回日本分子生脳梗塞部位への新生ニューロンの移動を支持す

物学会年会（神奈川県横浜市）
10. 金子奈穂子，澤本和延（2018・11・29）成体脳に

生医療学会総会（兵庫県神戸市）

おける新生ニューロンの傷害部への移動制御機

金子奈穂子，澤本和延（2019・3・21）新生ニュ

構とニューロン再生．第 41 回日本分子生物学会

ーロンの移動・分布の制御による脳梗塞後の神年会（神奈川県横浜市）

経再生の促進．第 18 回日本再生医療学会総会（兵4.

5.

11. 澤本和延（2018・11・17-18）神経再生過程にお庫県神戸市）

けるニューロンの移動. 第 40 回神経組織培養研

Ogino T, Sawada M, Agetsuma M, Inada H, Nabekura J,究会（静岡県熱海市）

Sawamoto K（2019･2･17-18）Blood vessel-guided

12. Sawada M, Ohno N, Kawaguchi M, Huang SH,

neuronal migration in the adult olfactory bulb．The 66th

Hikita T, Sakurai Y, Nguyen HB, Thai TQ, Ishido Y,

NIBB Conference / ABiS International Symposium（愛Yoshida Y, Nakagawa H, Uemura A, Sawamoto K

知県岡崎市）（2018･11･3）Morphological changes and migration

澤本和延（2019・2・10）Neuronal migration: strategies

termination of newborn neurons controlled byfor development, maintenance and repair of thePlexinD1 signaling. Neuroscience 2018（アメリカ

postnatal brain．Japan-UK Neuroscience Symposium

合衆国サンディエゴ）

2019（千葉県木更津市）
6.

7.

澤本和延（2018・11・29）生後脳における新生ニ

柴田帝式，村上英樹，澤本和延（2019・3・21）

る足場としての血管の形態解析．第 18 回日本再3.

Sawada M, Sawamoto K （ 2018 ・ 11 ・ 29 ）13. 澤本和延 (2018・9・24) 生後脳組織の維持・再松本真実，澤田雅人，金子奈穂子，Huy Bang

生における新生ニューロンの移動機構と意義.

Nguyen，Truc Quynh Thai，大野伸彦，澤本和延

第 91 回日本生化学会大会（京都府京都市）（2019・2・2）成体脳内を移動する新生ニュー14. Kaneko N, Ishizaki T, Tamura A, Higuchi K, Tsukita S,

ロンの三次元微細構造．第 15 回成体脳ニューロ

Sawamoto K (2018･9･7) Ezrin controls morphology

ン新生懇談会（大阪府大阪市）

and proliferation of neural stem cells in the postnatal

金子奈穂子，澤本和延（2019・1・26）脳梗塞部

ventricular-subventricular zone. 第 40 回日本生物学107

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

20. Akter M, Kaneko N, Sawamoto K (2018･7･26) A

的精神医学会・第 61 回日本神経化学会大会 合同

transient postnatal peak of neurogenesis supports

年会（兵庫県神戸市）
15. Sawada M, Fujikake K, Kaneko N, Herranz-Perez V,

neuronal migration to the non-human primate

Homma N, Yanagawa Y, Garcia-Verdugo JM,

neocortex. 第 41 回日本神経科学大会（兵庫県神Hattori M, Sawamoto K (2018･9･7) Reelin-Dab1

戸市）

signaling controls detachment of chain-forming new

21. Sawada M, Ohno N, Kawaguchi M, Huang SH, Hikita

neurons by regulating cell-cell adhesion. 第 40 回日

T, Sakurai Y, Nguyen HB, Thai TQ, Ishido Y, Yoshida

本生物学的精神医学会・第 61 回日本神経化学会

Y, Nakagawa H, Uemura A, Sawamoto K (2018･7･26)

大会 合同年会（兵庫県神戸市）

PlexinD1 signaling controls morphological changes andmigration termination in newborn neurons. 第 41 回日

16. Otake K, Iwata H, Shibata T, Kaneko N, Sawamoto K(2018・9・7) The role of newly-generated astrocytes and本神経科学大会（兵庫県神戸市）

blood vessels in scaffold formation for neuroblasts

22. Sawamoto K (2018･6･20-23) Scaffolds for brain

migrating toward the injured region after ischemic

development, maintenance and repair. The 5th

stroke. 第 40 回日本生物学的精神医学会・第 61 回

Eastern Asia Dermatology（中国雲南省昆明）

日本神経化学会大会 合同年会（兵庫県神戸市）

23. 神農英雄，澤田雅人，川瀬恒哉，金子奈穂子，

17. 澤本和延 (2018・9・7) 脳の発達・再生過程におVicente Herranz-Perez，宮本拓哉，川上巧，宮田

ける新生ニューロンの移動の足場. 第 40 回日本

卓 樹 ， 田 畑 泰 彦 ， 赤 池 敏 弘 ， Jose Manuel

生物学的精神医学会・第 61 回日本神経化学会大Garcia-Verdugo，味岡逸樹，齋藤伸治，澤本和延

会 合同年会（兵庫県神戸市）(2018・6・18) 放射状グリアを足場にした新生児期脳傷害後のニューロン再生. 第 162 回名古屋

18. 澤本和延 (2018･9･6) Endogenous and artificial
scaffolds for neuronal migration and regeneration in

市立大学医学会例会（愛知県名古屋市）

the injured brain. 第 5 回国際組織工学・再生医療

24. Sawada M, Ohno N, Kawaguchi M, Huang SH, Hikita

学会 世界会議 2018-京都 （5thTERMIS-WC）（京

T, Sakurai Y, Nguyen HB, Thai TQ, Ishido Y, Yoshida

都府京都市）Y, Nakagawa H, Uemura A, Sawamoto K (2018・6・

19. Sawada M, Sawamoto K (2018･8･30-31) Mechanisms

8-10) PlexinD1 signaling controls morphologicalfor the proper migration and positioning of newbornchanges and migration termination in newborn neurons.

neurons in postnatal brain circuits. The 21st Annual

日韓神経発生学共同シンポジウム 2018（韓国済州Meeting of the Korean Society for Brain and Neural島）

Sciences ( KSBNS ) Annual Meeting（韓国ソウル）《細胞構造研究部門》
1.

2.

3.

Sugawara T, Furuse M. (2018.2.16) Role of angulin-1

Tight Junction strand assembly. 第 70 回日本細胞in tricellular tight junction formation in epithelial cells.

生物学会大会・第 51 回日本発生生物学会大会合

第 10 回 NAGOYA グローバルリトリート（大府）

同大会（東京）4.

Izumi Y, Furuse M. (2018.6.8) Molecular dissection

Sugawara T, Furuse M. (2018.6.8) Angulin-1 regulatesof septate junctions in the Drosophila midgut. 第 70vertical elongation of tricellular tight junction by

回日本細胞生物学会大会・第 51 回日本発生生物

interacting with ZO-1. 第 70 回日本細胞生物学会大学会大会合同大会シンポジウム（東京）会・第 51 回日本発生生物学会大会合同大会（東京）5.

Otani T, Tokuda S, Furuse M. (2018.6.8) ZO family

大谷哲久，古瀬幹夫（2018.9.7）上皮バリアと上皮極性形成における密着結合の役割. 2018 年度

proteins regulate epithelial polarity independent of108生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

8.

生理研研究会「体内環境の維持機構における上6.

7.

Sugawara T, Furuse M. (2018.9.29) Interaction

皮膜輸送の多角的・統合的理解」（岡崎）between the C-terminus of angulin-1 and ZO-1 isIzumi Y., Furuse M. (2018.9.12) The role of the epithelial

required for vertical extension of tricellular tightbarrier function in Drosophila gut homeostasis. “The 13thjunctions. 第 8 回 生理学研究所・名古屋大学医Japanese Drosophila Research Conference” (Kyoto)

学系研究科合同シンポジウム (名古屋)
9.

大谷哲久，徳田深作，古瀬幹夫 (2018.9.18) 上皮

Otani T, Tokuda S, Furuse M（2018.12.10）ZO family

バリアと上皮極性形成における密着結合の役割.

proteins regulate epithelial polarity independent of

第 8 回生理研・名古屋大学医学部合同シンポジ

Tight Junction strand assembly. ASCB EMBO 2018

ウム（名古屋）meeting（San Diego, USA）

《細胞生理研究部門》
1.

2.

3.

富永真琴（2018.2.17）Physiological significance of会大会（高松）the functional interaction between thermosensitive

10. Feng Xiaona（2018.3.29）TRPV4 is functionally

TRP channels and calcium-activated chloride channel.

expressed in cultured mouse Schwann cells. 第 95

第 10 回名古屋グローバルリトリート（大府）

回日本生理学会大会（高松）鈴木喜郎（2018.2.17）胎児・新生児期のカルシウ

11. 齋藤茂（2018.3.29）脊椎動物における温度受容機

ム・マグネシウム・リン酸代謝について－小児

構の進化：表皮で発現する温度受容体の比較解内分泌疾患への関与. TTT-Meeting（東京）析. 第 123 回日本解剖学会総会全国学術集会

富永真琴（2018.3.25）温度感受性 TRP チャンネ

(武蔵野）
12. Sokabe Takaaki（2018.4.11-4.15）A unique switch in

ルの生理機能－灸の効果メカニズムの可能性－.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

予防医療臨床研究会（東京）

thermal preference in Drosophila larvae depends on

鈴木喜郎（2018.3.28）マウス表皮最表層におけるrhodopsins/lipases/TRPA1 signal pathway. 59th

TRPV3 の機能的発現. 第 95 回日本生理学会大会

Annual Drosophila Research Conference（Philadelphia,

（高松）

USA）

Derouiche Sandra （ 2018.3.28 ） Involvement of

13. Derouiche Sandra（2018.4.20）TRPV4 heats ups

thermosensitive TRP channels in temperature-

ANO1dependent exocrine gland fluid secretion. 7th

dependent microglia movement. 第 95 回日本生理Oxdative Stress, Calcium Signaling and TRP

学会大会（高松）

Channel World Congress（Alanya, Turkey）

Li Tianbang（2018.3.28）Characterization of TRPA1

14. Tominaga Makoto（2018.4.22）Structure and Function

channel from disease vector mosquitoes. 第 95 回日

of TRPA1. 7th Oxdative Stress, Calcium Signaling and本生理学会大会（高松）TRP Channel World Congress（Alanya, Turkey）
15. 富永真琴（2018.5.12）食品成分の物理化学センシ

山野井遊（2018.3.28）創傷治癒におけるケラチノ
サイト TRPV3-ANO1 相互作用の役割. 第 95 回日

ングと生理機能.

本生理学会大会（高松）会（岡山）第 72 回日本栄養・食糧学会大Kurganov Erkin（2018.3.28）Temperature dependent

16. 富永真琴（2018.5.16）温度感受性 TRP チャネル

gating of TRPA1 in lipid bilayers. 第 95 回日本生と生理機能.第 65 回日本実験動物学会総会（富理学会大会（高松）山）

高山靖規（2018.3.29）TRP チャネルと ANO1 を

17. 富永真琴（2018.6.9）カルシウム透過性の高い温標的とした 4-イソプロピルシクロヘキサノール

度感受性 TRP チャネルの生理機能. 第 63 回低温による疼痛よび掻痒の緩和. 第 95 回日本生理学

生物工学会大会（さいたま）109

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

18. 高山靖規（2018.6.15）炎症における TRPV1-ANO1

30. Sokabe Takaaki（2018.9.12）Rhodopsins, lipases and相互作用の役割. 第 40 回日本疼痛学会（長崎）trpA1 channel contribute to a unique switch in the

19. 富永真琴（2018.6.30）温度感受性 TRP チャネル

thermal preference in Drosophila melanogasterの生理機能 ―マウスの行動解析を通して―. 第larvae. The 13th Drosophila Research Conference

27 回行動薬理若手研究者の集い（岡崎）(JDRC13)（Kyoto）
31. Yamanoi Yu（2018.9.13）TRPV3-ANO1 interaction

20. Tominaga Makoto（2018.7.3）Functional Interaction
Ca2+-permeable

andpositively regulates wound healing in keratinocytes.

chloride channel, anoctamin 1.

WCP2018(World Congress on Pain)（Boston, USA）

WCP2018Kyoto (19th World Congress of Basic and

32. Takayama Yasunori（2018.9.13）Interaction between

between

Ca2+-activated

TRP

channels

TRP channels and ANO1/TMEM16A in acute andClinical Pharmacology)（京都）

inflammatory pain conditions. WCP2018(World

21. Derouiche Sandra （ 2018.7.3 ） TRPV4 heats ups

Congress on Pain)（Boston, USA）

ANO1dependent exocrine gland fluid secretion.

33. Tominaga Makoto（2018.9.15）TRP Channels and

WCP2018Kyoto (19th World Congress of Basic andNociception. WCP2018(World Congress on Pain)

Clinical Pharmacology)（京都）（Boston, USA）

22. Saito Shigeru（2018.7.9）Evolutionary changes in thethermosensory system contributed to the acquisition

34. 高山靖規（2018.9.29）炎症における疼痛閾値低下of heat tolerance in Buergeria japonica tadpolesの分子メカニズム.第 8 回生理研・名大合同シン

inhabiting hot springs. SMBE2018（横浜）

ポジウム（名古屋）

Tomoyo （ 2018.7.10 ） Simultaneous

35. 鈴木喜郎（2018.9.29）TRPV6 遺伝子変異による骨measurement of thermosensitive TRP channels activity

疾患を伴う新生児期副甲状腺機能亢進症の発症.

and intracellular temperature. 11th FENS Forum of

第 8 回生理研・名大合同シンポジウム（名古屋）

23. Ujisawa

Neuroscience（Berlin, Germany）

36. Suzuki Yoshiro（2018.10.2-10.4）TRPV6 is involved in

24. Takayama Yasunori （ 2018.7.14 ） Pain enhancing

the maternal-fetal calcium transport in human placenta.

mechanism through TRPV1-ANO1 interaction and日本薬物動態学会第 33 回年会/2018MDO 国際合同

its pharmacological control. The 1st International学会（金沢）

Symposium on channelopathy and drug discovery

37. Li Tianbang（2018.10.3）Characterization of TRPA1（Beijing, China）

from disease vector mosquitoes. 13th International

25. 鈴木喜郎（2018.7.20）Ca2+輸送を担うイオンチ

Conference of Neurons and Brain Diseases（Taipei,

ャネル TRPV6 の機能と異常. 第 3 回イオンチャ

Taiwan）

ネル研究会～チャネルフェニックス～（福井）38. Tominaga Makoto（2018.10.4）TRP channels and itch.

26. 鈴木喜郎（2018.7.21）TRPV6 はヒト胎盤におけ

13th International Conference of Neurons and Brain

る母子間カルシウム輸送の分子実体である.

Diseases（Taipei, Taiwan）

第13 回トランスポーター研究会（福岡）39. 富永真琴（2018.10.19）TRP チャネルによるスパ

27. 齋藤茂（2018.8.23）リュウキュウカジカガエルのイス成分の感知. 第 40 回日本アーユルヴェーダ

高温耐性獲得に関連した温度受容システムの進学会金沢研究総会（金沢）化的変化. 日本進化学会第 20 回大会（東京）40. 富永真琴（2018.10.25）温度受容の分子メカニズ

28. 富永真琴（2018.8.31）温度生物学 TRP チャネル

ム. 第 71 回日本自律神経学会総会（さいたま）の生理機能と構造. 日本ハイパーサーミア学会

41. Tominaga Makoto（2018.11.9）Structure and Function

29.

第 35 回大会（福井）of Thermosensitive TRP Channels. ICFD2018(15th富永真琴（2018.9.7）温度感受性 TRP チャネル

International Conference on Flow Dynamics)（Sendai）と口腔内生理機能. 第 60 回歯科基礎医学会学術42. Feng Xiaona（2019.11.16）TRPV4 is functionallyexpressed in cultured mouse Schwann cells. 第 65

大会（福岡）

110生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

of Taste and Olfactory Perception)（Fukuoka）

回中部日本生理学会（名古屋）
43. 富永真琴（2019.11.17）ＴＲＰチャネルと痒み. 難

45. Derouiche Sandra（2018.12.12）Involvement of the

治性“かゆみ”の発症機構解明と予防・治療法

thermosensitive TRP channels in temperature-

開発の研究基盤構築・第 4 回学術シンポジウム

dependent microglia movement. フランス語によ（東京）

る科学シンポジウム（J-FR 2018）（東京）
46. 富永真琴（2018.12.16）神経生理学から視た痒み

44. Tominaga Makoto（2018.12.2）TRP channels andevolution. ISMNTOP2018(The 17th Internationalの実態日本アレルギー学会

Symposium on Molecular and Neural Mechanisms

ギー講習会（大阪）

第 5 回総合アレル《心循環シグナル研究部門》
1.

2.

3.

4.

8.

Motohiro Nishida. Cardiovascular Aging Regulated
by Heterodimerization of Angiotensin AT1 Receptorof cilnidipine, a dyhydropyridine- derivative calciumwith Purinergic P2Y6 Receptor. Angiotensin Gordon

channel blocker. The 1st JCS Council Forum on Basic

Research Conference 2018. Ventura (CA, USA).

CardioVascular Reseach (BCVR) （東京，品川国際

February 18-23 (2018).

ホール）ポスター発表

Motohiro Nishida. TRPC channels in cardiac

9.

御するレドックスシグナル．日本酸化ストレスof the Korean Society of Cardiology (Daejeon,

学会東海支部

Korea). April 21 (2018).

産学交流センター）教育講演

7.

第 6 回学術集会（静岡，静岡市

Motohiro Nishida. Mitochondrial metabolic regulation

10. 西田基宏（2018 年 3 月 9 日）心筋恒常性のレド

by reactive sulfide species. IUBMB (Seoul, Korea).

ックス制御．第 15 回レドックス・ライフイノベ

June 5 (2018).

ーションシンポジウム（東京，東京大学農学部）

Motohiro Nishida. TRPC3 channels as a key regulator

招待講演
11. 西田基宏（2018 年 3 月 30 日）活性イオウによるBasic and Clinical Pharmacology (WCP2018,

心筋ミトコンドリア品質管理のレドックス制御．

Kyoto). July 2 (2018).

第 95 回日本生理学会大会（香川，サンポートホ

Motohiro Nishida. Mitochondrial quality control andール高松）シンポジウム

its metabolic regulation by reactive persulfide

12. 西田基宏（2018 年 3 月 29 日）心不全治療の新た

species. the International Conference of the Koreanな標的としてのイオウ代謝．第 95 回日本生理学

Society

会大会（香川，サンポートホール高松）シンポ

for

Molecular

andCellular

Biology(KSMCB2018, Seoul, Korea). Sep. 18 (2018).
6.

西田基宏（2018 年 2 月 10 日）心不全リスクを制

plasticity. 2018 Annual Spring Scientific Conferenceof cardiac plasticity. The 18th World Congress of5.

Motohiro Nishida (Jan. 6-7, 2018) Drug repositioning

Motohiro

Nishida.

New

strategies

of

ジウム
drug

13. 西田基宏（2018 年 5 月 18 日）活性イオウによる

repositioning for the maintenance of mitochondrial

Drp1 多量体化を介した心筋リモデリング制御．

quality. Symposium in Inje University ‘Interactions.

第 71 回日本酸化ストレス学会／第 18 回日本 NO

Dynamic rescue of affected mitochondria (Dream)’

学会合同学術集会（京都，京都ホテルオークラ）(Inje University, Busan, Korea). Dec. 10-12 (2018).

シンポジウムMotohiro Nishida. Mitochondrial metabolic regulation

14. 西田基宏（2018 年 7 月 19 日）活性イオウによる

by RSS. Cardiovascular and Metabolic Week

ミトコンドリア品質管理の二面的制御．第 45 回

(CVMW) 2018 (東京，東京コンベンションホール).

日本毒性学会学術年会（大阪，大阪国際会議場）

Dec. 7-8 (2018). シンポジウム

シンポジウム111

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

15. 西田基宏（2018 年 7 月 21 日）Ca2+チャネル研究25. 冨田拓郎，島内司，小田紗矢香，西村明幸，西から見えてきたドラッグ・リポジショニング．

田基宏（2018 年 1 月 30 日）TRPC6 リン酸化に

第 17 回九州脳・高血圧・循環制御研究会（福岡・よる下肢虚血後の血管成熟制御

ホテル日航福岡）特別講演「酸素生物学・ダイイングコード」合同若手会

16. 西田基宏（2018 年 8 月 11 日）TRPC3/C6 チャネ

議

（宮城

新学術領域

岩沼屋）ポスター発表

ルタンパク質による筋柔軟性制御．第 4 回日本

26. 冨田拓郎，島内司，小田紗矢香，西村明幸，西田

筋学会学術集会（岡山，川崎医科大学）シンポ基宏（2018 年 3 月 28 日）TRPC タンパク質のチジウム

ャネル活性非依存的な役割とその病態生理学的17. 西田基宏（2018 年 8 月 17 日）タンパク質中の活意義

日本薬学会第 138 年会（金沢大原学園金沢校）シンポジウム口演

性イオウによるミトコンドリア品質管理制御．

27. 冨田拓郎，島内第 72 回日本細菌学会東北支部総会（仙台，東北司，北島直幸，小田紗矢香，西村明幸，西田基宏 （2018 年 3 月 29 日）病的心

大学星陵キャンパス）シンポジウム

臓リモデリングにおける TRPC3-Nox2 の機能連

18. 西田基宏（2018 年 9 月 14 日）レドックスシグナ
ルから考えるプラズマ生物学．第一回プラズマ

関の重要性の解明

バイオコンソーシアムワークショップ（福岡・（香川

サンポートホール高松）ポスター発表

28. 冨田拓郎，島内

九州大学伊都キャンパス）シンポジウム

第 95 回日本生理学会大会

司，小田紗矢香，西村明幸，西19. 西田基宏（2018 年 9 月 24 日）酸素由来活性種に田基宏 Improvement of peripheral circulation after

よるタンパク質多量体化とその意義．第 91 回日

hindlimb ischemia by TRPC channel inhibition

本生化学会大会（京都，京都国際会館）シンポ（2018 年 5 月 24 日）TRP 研究会 2018（愛知ジウム

崎コンファレンスセンター）
29. 冨田拓郎，島内

20. Motohiro Nishida (2018 年 10 月 12 日) TRPC

田基宏（2018 年 5 月 19 日） NO 依存的 TRPC6

学会（東京，京王プラザホテル）シンポジウム

リン酸化による下肢虚血後の血管成熟制御

第18 回日本 NO 学会合同学術集会（京都，京都ホテルオークラ）

ク質のレドックス修飾に着目した創薬．レドッ
クス・ライフイノベーション第 170 委員会／日30. 冨田拓郎，島内 司，小田紗矢香，西村明幸，西本におけるケミカルバイオロジーの新展開第田基宏（2018 年 9 月 29 日）Inhibition of TRPC6

189 委員会合同シンポジウム（東京，東京大学弥promotes capillary arterialization during post-ischemic

生講堂）招待講演

blood flow recovery 生理研・名大医合同シンポウ

西田基宏（2018 年 11 月 17 日）Ca2+チャネル研ム（愛知 名古屋大学医学部付属病院）

究から見えてきたドラッグ・リポジショニング．

31. 冨田拓郎，島内 司，小田紗矢香，西田基宏（2018第 35 回日本薬学会九州支部大会（福岡，九州大

年 12 月 5 日）
Inhibition of TRPC6 promotes capillary

学薬学部）ランチョンセミナー

arterialization during post-ischemic blood flow
recovery 第 49 回生理研国際シンポジウム（愛知

23. 西田基宏（2018 年 11 月 18 日）心臓にコミット

岡崎コンファレンスセンター）する：心臓を鍛えるのに，いい薬はありません24.

司，小田紗矢香，西村明幸，西channels in cardiac plasticity. 第 22 回日本心不全
21. 西田基宏（2018 年 10 月 22 日）GPCR/G タンパ

22.

岡か？．第 71 回日本薬理学会西南部会・市民公開

32. 西村明幸，田中智弘，西山和宏，西田基宏（2018

講座「薬物治療の疑問に答える４つの話」（福年 3 月 28 日）活性イオウによるミトコンドリア

岡，福岡朝日ビル）招待講演

品質管理．日本薬学会 第 138 年会（金沢，ANA

西田基宏（2018 年 12 月 16 日）Ca2+チャネル研

クラウンプラザホテル金沢）シンポジウム

究から見えてきたドラッグ・リポジショニング．

33. 西村明幸，田中智弘，冨田拓郎，西田基宏（2018

Advans 研究会 2018（東京，ホテルグランドパレ

年 3 月 28 日）メチル水銀による心毒性と活性イス）招待講演

オウ分子種による制御．日本薬学会 第 138 年会

112

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表（金沢，ANA クラウンプラザホテル金沢）シン

ピカルな機能制御とその病態生理的意義．第 17

ポジウム

回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラ
ム 2018（熊本，熊本大学）口頭発表

34. 西村明幸，島内司，田中智弘，冨田拓郎，西田基42. Kakeru

宏（2018 年 5 月 18 日）Drp1-Filamin A 相互作用

Shimoda,AkiyukiNishimura,

Tsukasaによる心筋ミトコンドリアの品質管理機構．第Shimauchi, Tomohiro Tanaka, Takuro Numaga-

71 回日本酸化ストレス学会／第 18 回日本 NO 学

Tomita, Motohiro Nishida (Sep. 22, 2018) Cilnidipine

会合同学術集会（京都，京都ホテルオークラ）

improves heart failure after myocardial infarction by

YIA シンポジウム

suppressing mitochondrial fission. 第 2 回日本循環

35. 西村明幸，田中智弘，冨田拓郎，西田基宏（2018

器学会基礎研究フォーラム（奈良，奈良春日野国

年 9 月 26 日）親電子物質と活性イオウによる心際フォーラム甍～I・RA・KA～）ポスター発表

筋ミトコンドリアの品質管理．第 91 回日本生化

43. 小田紗矢香，冨田拓郎，西村明幸，西田基宏（2018

学会大会（京都，京都国際会館）シンポジウム

年 3 月 10 日）高血糖マウス心臓における TRPC6

36. 西村明幸，島内司，田中智弘，下田翔，冨田拓郎，

発現増加の生理的意義．第 138 回日本薬理学会

西田基宏（2018 年 11 月 2 日）ミトコンドリア－

関東部会（東京，慶應義塾大学）口頭発表

アクチン細胞骨格連携による心筋細胞の早期老44. 小田紗矢香，冨田拓郎，西村明幸，西田基宏（2018

化機構．心血管膜輸送研究会 2018（愛知，岡崎

年 4 月 26 日）心リモデリングにおける活性酸素

コンファレンスセンター）口頭発表の産生と TRPC3/6 チャネルの役割.生理学研究所

37. 西村明幸，西山和宏，田中智弘，冨田拓郎，西田研究会「生命のエネルギー獲得戦略における多基宏（2018 年 11 月 17 日）メチル水銀による心様性と共通原理の理解にむけて」(愛知，岡崎コ

毒性と活性イオウ分子種による制御．メタルバ

ンファレンスセンター)ポスター発表

イオサイエンス研究会 2018（宮城，仙台市戦災

45. 小田紗矢香，冨田拓郎，西村明幸，西田基宏（2018年 5 月 24 日）心リモデリングにおける活性酸素

復興記念館）ポスター発表
38. 西村明幸，田中智弘，下田翔，冨田拓郎，西田基の産生と TRPC3/6 チャネルの役割.生理学研究所

宏（2018 年 11 月 18 日）Drp1-Filamin A 複合体

研究会「TRP チャネル～免疫・炎症応答の重要によるミトコンドリア過剰分裂を介した心筋細な媒介分子～」(愛知，岡崎コンファレンスセン

胞の早期老化機構．第 35 回日本薬学会九州支部

ター)ポスター発表
46. Sayaka Oda, Takuro Numaga-Tomita, Akiyuki大会（福岡，九州大学）口頭発表
39. 下田翔，Caroline Sunggip，西村明幸，田中智弘，Nishimura,

Motohiro

Nishida

(Jul.

3,

2018)

冨田拓郎，西山和宏，西田基宏（2018 年 3 月 10

Physiological role of TRPC6 upregulation in日）プリン作動性 P2Y6 受容体の多量体化とそのhyperglycemic rodent heart. The 18th World

生理的意義．第 138 回日本薬理学会関東部会（東Congress of Basic and Clinical Pharmacology

京，慶應義塾大学）口頭発表(WCP2018) (Kyoto, Kyoto International ConferenceCenter) Poster Presentation

40. Kakeru Shimoda, Caroline Sunggip, Akiyuki Nishimura,
Tomohiro Tanaka, Takuro Numaga-Tomita, Kazuhiro

47. 小田紗矢香，Supachoke Mangmool，冨田拓郎，

Nishiyama, Motohiro Nishida (Jul. 3, 2018) P2Y6

西村明幸，黒瀬等，西田基宏（2018 年 9 月 1 日）

receptor exacerbates pressure overload-induced heart

心臓における脂質活性化型 TRPC6 チャネルの生

failure in mice. The 18th World Congress of Basic and

理的役割．第 17 回次世代を担う若手ファーマ・

Clinical Pharmacology (WCP2018) (Kyoto, Kyoto

バイオフォーラム 2018（熊本，熊本大学）口頭International Conference Center) Poster Presentation

発表

41. 下田翔，西村明幸，田中智弘，西山和宏，津田誠，

48. Sayaka Oda, Takuro Numaga-Tomita, Akiyuki

黒瀬等，西田基宏（2018 年 9 月 2 日）G タンパ

Nishimura, Motohiro Nishida (Sep. 22, 2018)

ク質共役型受容体の親電子修飾を介したアティ

Physiological role of TRPC6 upregulation in113

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

hyperglycemic rodent hearts. 第 2 回日本循環器学

53. Tomohiro Tanaka, Akiyuki Nishimura, Okiru Komine,

会基礎研究フォーラム（奈良，奈良春日野国際

Koji Yamanaka and Motohiro Nishida（2018 年 7 月

フォーラム甍～I・RA・KA～）ポスター発表10 日）Pathology-dependent mitochondria-cytoskeleton

49. Sayaka Oda, Takuro Numaga-Tomita, Akiyuki

interaction in amyotrophic lateral sclerosis (ALS).

Nishimura, Motohiro Nishida (Dec. 7, 2018)

ExCELLS Frontier Bioorganization Forum 2018（愛知

Physiological role of TRPC6 upregulation in

生理学研究所・山手地区）ポスター発表および口

hyperglycemic rodent hearts. The

49th

NIPS

頭発表
54. Tomohiro Tanaka, Akiyuki Nishimura, Okiru Komine,International Symposium（愛知，岡崎コンファレ

Koji Yamanaka and Motohiro Nishida（2018 年 9 月

ンスセンター）ポスター発表
50. 西山和宏，赤司壮一郎，冨田拓郎，藤本泰之，田29 日）The role of actin-binding protein Filamin A in

中智弘，西村明幸，東泰孝，西田基宏（2018 年

neurodegenerative disease by modulating mitochondrial

11 月 17 日）新規 TRPC3-Nox2 複合体阻害剤の探

fission. 第 8 回生理研・名大医合同シンポウム（愛索および効果の検証．第 71 回日本薬理学会西南知 名古屋大学医学部付属病院）ポスター発表
55. Tomohiro

部会（福岡，九州大学）口頭発表

Tanaka,AkiyukiNishimura,Okiru

51. 西山和宏，赤司壮一郎，冨田拓郎，藤本泰之，田Komine, Koji Yamanaka and Motohiro Nishida

中智弘，西村明幸，東泰孝，西田基宏（2018 年（2018 年 11 月 1 日）The role of actin-binding

11 月 18 日）抗がん剤の副作用を軽減する新規

protein Filamin A in neurodegenerative disease by

TRPC3-Nox2 複合体阻害薬の探索．第 35 回日本

modulating mitochondrial fission. 心血管膜輸送研

薬学会九州支部大会（福岡，九州大学）口頭発表

究会 2018（愛知，岡崎コンファレンスセンター）

52. Tomohiro

Tanaka,AkiyukiNishimura,Okiru

ポスター発表Komine, Koji Yamanaka and Motohiro Nishida

56. 田中智弘，西村明幸，西田基宏（2018 年 12 月 5（2018 年 2 月 16 日）The role of actin-binding日）メチル水銀による心不全リスク増加の分子

protein Filamin A in neurodegenerative disease by機構と予防治療薬の同定 環境省「重金属等によmodulating mitochondrial fission. 第 10 回 NAGOYA

る健康影響に関する総合的研究」メチル水銀研

グローバルリトリート（愛知，あいち健康プラ

究ミーティング（東京ザ）ポスター発表丁目）口頭発表

ワイム貸会議室 四谷三《生殖･内分泌系発達機構研究部門》
1.

を決定するニューロンの発見

2.

（岡崎市医師会）（岡崎）

箕越靖彦（2018.1.18）脂肪と炭水化物の食べ分け
4.

— 代謝恒常性・栄養応答を制御する脳内機構を求めて — ．自然

視床下部による味覚の制御-絶食に伴う感覚の科学研究機構教育研究評議会（第 55 回）（東京）

変化．第 32 回日本糖尿病・肥満動物学会年次学

箕越靖彦（2018.1.26）栄養応答システムを構成す

術集会（名古屋）5.

るマウス神経回路網の網羅的解析と動的制御機

3.

中島健一朗，傳欧，岩井優，三坂巧（2018.2.23-24）

近藤邦生（2018.2.27-3.1）新規ウイルスによる光構の解明．新学術創成研究機構 革新的統合バイ

神経回路解析法を用いた摂食神経回路の解明．

オ研究コア 栄養・代謝研究ワークショップ（金さきがけ「生命機能メカニズム解明のための光沢）

操作技術」第 3 回領域会議（奈良）6.

箕越靖彦（2018.1.29）脂肪と炭水化物の食べ分け

Yasuhiko Minokoshi（2018.2.28-3.1）Hypothalamic— 肥満とストレcontrol of glucose metabolism in skeletal muscle．

スとの関連について — ．生理学研究所講演会

ARIHHP-NIPS Joint Workshop “Human Highを決定するニューロンの発見

114

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

Performance-oriented
7.

Sports

研究発表／学会発表

Neuroscience

16. 中島健一朗（2018.6.16-17）視床下部による生理

byIntegrating Basic Neuroscience”（つくば）状態依 存的 な 味覚調 節機 能 の解明 ．Research

箕越靖彦（2018.3.6-7）脂肪と炭水化物の食べ分

PlaNet 2018（東京）— 視床下部

17. 箕越靖彦（2018.6.23）AMP キナーゼによる摂食・

AMP キナーゼによる炭水化物嗜好性の制御機構

代謝調節機構．第 3 回愛知糖尿病・内分泌研究— ．第 7 回新潟脳研-霊長研-生理研合同シンポジ会（名古屋）

けを決定するニューロンを発見

18. 中 島 健 一 朗 （ 2018.7.7-8 ） Hypothalamic neural

ウム（岡崎）
8.

9.

箕越靖彦（2018.3.12）AMP キナーゼによる炭水

circuits modulating gustatory sensation．DESIRE

化物嗜好性制御機構．生理学研究所プロジェク

Conference

2018（東京）

ト「機能タンパク質の構造と機能のダイナミク

19. 箕越靖彦（2018.7.14-15）視床下部室傍核 CRH ニスと，それに基づく細胞・生体システム作動機

ューロンによる AMPK を介した炭水化物嗜好性構の研究拠点の形成」（岡崎）制御機構．The 5th Diabetes Research Innovation

傅欧，岩井優，三坂巧，中島健一朗（2018.3.15-18）

Symposium 2018（京都）空腹による味覚感受性変化を制御する外側視床20. 堀尾修平，山形聡，小林憲太，加藤成樹，内田克

下部神経の解析．日本農芸化学会 2018 年度大会

也, 崎村健司，上山敬司，小林和人，箕越靖彦，（名古屋）

井桶敬一（2018.8.2-4）Corticotropin-releasing factor

10. 中島健一朗（2018.4.16）これからの味覚研究―よ(CRH) ニューロンによる摂食調節．第 36 回内分り広く．食品ニューテクノロジー研究会（東京）泌代謝学サマーセミナー（宮城）11. 近藤邦生，Lu Z，Olson D，Lowell B，Buck L

21. 近藤邦生，Lu Z，Olson D，Lowell B，Buck L（2018.4.26-28）内分泌系を制御する脳中枢神経（208.8.9-10）単シナプス性と多シナプス性のウ回路のウイルストレーサーを用いた解析．第 91

イルストレーサーを用いた，恐怖とストレスに回日本内分泌学会学術総会（宮崎）関わる CRH ニューロンを制御する神経回路の解

12. 中島健一朗（2018.5.24-26）脳内で摂食を制御す析．学会名第 2 回 NIPS-ARIHHP 共同ワークショる仕組み：空腹による味覚感受性の調節．第 61

ップ・「ヒューマン・ハイ・パフォーマンスの回日本糖尿病学会年次学術集会（東京）

実現を目指した次世代健康スポーツ科学と神経13. 井 川 寛 章 ， 菊 地 晶 裕 ， 御 簾 博 文 ， 石 井 清 朗

科学の融合・統合」（岡崎）（2018.5.24-26）インスリン受容体基質 1(IRS-1)

22. 箕越靖彦（2018.8.25）命守るの栄養依存性タンパク発現変動における選択的NHK カルチャー（名古屋）

オートファジー受容体 p62 介在性オートファジ

23. 近藤邦生（2018.8.27-29）新規ウイルスによる光ーの役割．第 61 回日本糖尿病学会年次学術集会

神経回路解析法を用いた摂食神経回路の解明．

（東京）

さきがけ「生命機能メカニズム解明のための光14. 堀尾修平，山形聡，小林憲太，加藤成樹，崎村健

15.

食欲の不思議．

操作技術」第 4 回領域会議（東京）司，上山敬司，小林和人，箕越靖彦，井桶敬一

24. Ou Fu ， Yu Iwai ， Takumi Misaka ， Yasuhiko（2018.6.2-3）CRH ニューロンと摂食調節．生理

Minokoshi，Ken-ichiro Nakajima（2018.9.25-28）

学研究所研究会「第 3 回食欲・食嗜好の分子・

HYPOTHALAMIC

神経基盤研究会（食欲・食嗜好性研究会）」（岡REGULATING崎）

MODIFICATION ．The 2018 Cold Spring Harbor

傳欧，三坂巧，中島健一朗（2018.6.2-3）空腹にAsia Conference（淡路）NEURONAL

HUNGER

CIRCUTTSINDUCED

TASTE

25. Yasuhiko Minokoshi（2018.9.30-10.3）Activation of

伴う味覚の調節を担う視床下部神経回路の同定．
生理学研究所研究会「第 3 回食欲・食嗜好の分

AMPK-regulated CRH neurons in the PVH induces

子・神経基盤研究会（食欲・食嗜好性研究会）」

dietary selection for carbohydrate over fat．AMPK（岡崎）

Meeting “AMPK

115

from Mechanisms to New

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

of Diabetes and Metabolism（Seoul, Korea）

Therapies”（Ontario, Canada）
26. 箕越靖彦（2018.10.7-8）視床下部腹内側核による31. 近藤邦生（2018.10.15）「食べる」と「太る」をエネルギー・糖代謝調節機構．第 39 回日本肥満

あやつる脳．中学生のためのサイエンスセミナ

学会（神戸）ー（岡崎）27. 菊地晶裕，御簾博文，井川寛章，篁俊成（2018.

32. 箕越靖彦（2018.10.17）炭水化物嗜好性を制御す

10.7-8）新規な肥満関連ヘパトカイン inhibin b E

る視床下部ニューロンの発見とその病態生理学の同定と機能解析．第 39 回日本肥満学会（神戸）的意義．第 41 回高知県内分泌代謝研究会（高知）28. 与那嶺正人，岡本士毅，ミルマンジャスミン，難33. 傅欧，三坂功，箕越靖彦，中島健一朗（2018.

波豊隆，箕越靖彦，益崎裕章（2018.10.7-8）食10.27-28）空腹に伴う味覚の調節を担う視床下部

餌性肥満後に減量させたマウスにおける絶食後

神経回路の同定．第 45 回日本神経内分泌学会（東の食餌嗜好性変化に関わる脳内分子メカニズム

京）の解明．第 39 回日本肥満学会（神戸）34. Ou Fu，Yu Iwai，
Takumi Misaka，Yasuhiko Minokoshi，

29. 中島健一朗，傅 欧，岩井 優，成川真隆，箕越靖

Ken-ichiro Nakajima（2018.11.3-6）HYPOTHALAMIC

彦，三坂 功（2018.10.7-8）Hypothalamic neuronal

NEURONAL CIRCUTTS REGULATING HUNGER

circuits regulating hunger-induced taste modification．

INDUCEDAPDO SYMPOSIUM 2018（神戸）

NEUROSCIENCE 2018（San Diego, USA）

TASTE

MODIFICATION．

30. Yasuhiko Minokoshi（2018.10.11-13）Activation of

35. 近藤邦生，Lu Z，Buck L（2018.11.30-12.2）Olfactory

AMPK in CRH neurons in the paraventricularneural circuits involved in physiological changes．第hypothalamusfor

17 回国際シンポジウム「味覚嗅覚の分子神経機

carbohydrate over fat．2018 International Congress

構」（ISMNTOP/YRUF/AISCRIB2018）（福岡）

inducesfood

preference《大脳神経回路論研究部門》
1.

2.

3.

6.

森島美絵子 (2018.2.20) 神経科学における階層
性. 「自然科学における階層と全体」シンポジウ

and connectivity, a personal history. 第 21 回 CiNetム（名古屋）

Monthly Seminar（吹田）7.

大塚岳 (2018.3.14) 皮質回路におけるオシレー

serial-底核機能研究会（蒲郡）

ultrastructure. 日本顕微鏡学会第 74 回学術講演会

Kawaguchi Y (2018.3.25) Local recurrent subnetworks

（久留米）
8.

sectionelectronmicroscopy

of

brain

Morishima M, Kawaguchi Y (2018.7.5) Sublayer-

cortex. International symposium on Brain Information

dependent interaction between GABAergic andDynamics 2018（京都）pyramidal cells in layer 5 of the rat frontal cortex.

Ueta Y, Kawaguchi Y (2018.3.30) Ipsilateral andJoint symposium of 10th Optogenetics Researchcontralateral

Conference and Second International Symposium on

corticocorticalprojection-dependent

Brain Information Dynamics 2018（東京）subcircuits in layer 2/3 of rat frontal cortex. 第 95 回
9.

日本生理学会大会（高松）5.

Kubota Y (2018.5.31) A carbon nanotube tape forション活動と運動学習. 2017 年度第 3 回大脳基correlated with long-distance projections in frontal

4.

川口泰雄 (2018.5.21) Cortical circuit components

Morishima M, Kawaguchi Y (2018.7.26) Layer 5a

Kondo M, Terada S,

and 5b dependent inhibitory connections in the rat

Kawaguchi Y, Matsuzaki M (2018.3.30) Dynamics

frontal cortex. 第 41 回日本神経科学大会（神戸）of thalamocortical activities during motor execution

10. Tanaka YH, Tanaka YR, Kondo M, Terada S,

and learning. 第 95 回日本生理学会大会（高松）Kawaguchi Y, Matsuzaki M (2018.7.26) Emerging

Tanaka YH, Tanaka YR,

116

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

dynamics of thalamocortical ensemble activity

13. Kawaguchi Y (2018.7.28) Cortical neuron types andthrough learning of self-initiated lever pull. 第 41 回

their synaptic connections. 第 41 回日本神経科学

日本神経科学大会（神戸）

大会（神戸）
14. Kubota Y (2018.7.28) A carbon nanotube tape for

11. Hatanaka Y, Kawasaki T, KohnoT, Hattori M,
Sakakibara A, Kawaguchi Y, Hirata T (2018.7.27)

serial-SemaphorinA6 on radial glia cell and PlexinA2/A4

ultrastructure. 第 41 回日本神経科学大会（神戸）on neuron are required for proper positioning of

15. 川口泰雄 (2018.9.29) 新皮質パルブアルブミン

superficial layer neurons in the cerebral cortex. 第細胞とソマトスタチン細胞のシナプス構築. 第41 回日本神経科学大会（神戸）8 回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同

12. Nonomura S, Kato S, Iguchi Y, Nishizawa K, Sakai

sectionelectronmicroscopy

of

brain

シンポジウム（名古屋）

Y, Kawaguchi Y, Nambu A, Watanabe M,

16. Kubota Y, Sohn J, Kawaguchi Y (2018.9.29) A

Kobayashi K, Isomura Y, Kimura M (2018.7.27)

carbon nanotube tape for serial-section electron

Identification of indirect pathway neurons andmicroscopy of brain ultrastructure. 第 8 回名古屋大dopaminergic innervation in the rat dorsomedial

学医学系研究科・生理学研究所合同シンポジウ

striatum. 第 41 回日本神経科学大会（神戸）ム（名古屋）《生体恒常性発達研究部門》
1.

Nabekura Junichi（2018.01.20） 大脳皮質神経回

Cortical Synapses in vivo: Neuron-Glia Interactions.

路再編とグリア細胞-生体イメージングと細胞

Bordeaux Neurocampus seminar（Bordeaux, France）

操作-. 第 64 回
2.

3.

4.

metabotropic glutamate receptor subtype 1 isNabekura Junichi （ 2018.02.16 ） Remodeling ofnecessary

Cortical Neuronal Circuits - Neuron-glia Interaction

maintenance of synaptic connectivity in the dorsal

in vivo-. The 23rd international Iranian Congress oflateral geniculate nucleus. 第 95 回日本生理学会大Physiology and Pharmacology（Chabahar, Iran）

会（高松市）
8.

Nabekura Junichi（2018.02.23） 大脳皮質の神経

forvisualexperience-dependent

春若航一路，鍋倉淳一，和氣弘明（2018.03.29）

回路長期再編：２光子励起顕微鏡を用いたグリ「 Microglia sense systemic immune status to

ア細胞による制御の解明. In vivo imaging セミ

modify activity of neuronal circuit」「免疫状態依存

ナー（藤沢市）的なミクログリアによる神経回路活動の制御」.

Nabekura Junichi（2018.03.12） 神経細胞特異的

第 95 回日本生理学会大会（高松市）
9.

共役担体（KCC2）による病態制御；神経Masakazu Agetsuma, Jordan P. Hamm, Kentaro Tao,

傷害と癲癇. 「機能タンパク質の構造と機能のダ

Shigeyoshi Fujisawa, and Rafael Yuste（2018.03.29）

イナミクスと，それに基づく細胞・生体システ

Parvalbumin-Positive Interneurons Regulate Population

ム作動機構の研究拠点の形成」シンポジウム（愛Coding in Cortex. 第 95 回日本生理学会大会（高知県岡崎市）松市）
10. Kei Eto, Junichi Nabekura（2018.03.29） Coding of

Nabekura Junichi（2018.03.19） Microglia-induced
3rd

cutaneous temperature in excitatory and inhibitory

international conference dedicated to microglia

neurons of the primary somatosensory cortex. 第 95

physiology and function（Heidelberg, Germany）

回日本生理学会大会（高松市）

Cortical

6.

Narushima M （ 2018.03.28 ） Activation of the市）

K+-Cl-

5.

7.

脳の医学生物学研究会（名古屋Synapsesin

Development.

The

11. Hiroshi Horiuchi, Junko Ishida, Yusuke Nakamura,

Nabekura Junichi （ 2018.03.23 ） Remodeling of117

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

Masakazu Agetsuma,

研究発表／学会発表

Hiroaki Wake, Kazuaki

Sawada, Junichi Nabekura （ 2018.03.30 ）ン・ハイ・パフォーマンスの実現を目指した次pH

世代健康スポーツ科学と神経科学の融合・統合

imaging in the brain using high-resolution ion image

ワークショップ（岡崎市）
19. 石田順子，堀内

sensor. 第 95 回日本生理学会大会（高松市）

浩，揚妻正和，澤田和明，鍋倉

12. 鍋倉淳一（2018.04.26） Remodeling of Cortical

淳一（2018.09.29） 電荷転送型 pH イメージセン

Neuronal Circuits in vivo: Neurons-Glia Interaction.

サを用いた脳内 pH イメージング. 第 8 回生理2018 Symposium on Functional Interactions among

研・名大医合同シンポジウム（名古屋市）
20. Masakazu Agetsuma （ 2018.10.04 ） Two photon

Glia and Neurons（Hangzhou, China）
13. 揚妻 正和（2018.06.07） 光学的アプローチによbrain activity imaging to uncover in vivo prefrontal

る大脳皮質情報処理機構の解明①.第 769 回

computation underlying fear memory. NIPS-CIN生

symposium（ドイツ,Tübingen）

医研セミナー（福岡市）
14. 揚妻 正和（2018.06.28） Optical methods to read

21. Masakazu Agetsuma, Yoshiyuki Arai, Atsushi Kasai,and manipulate neural circuits. 脳科学の基礎と研

Hitoshi Hashimoto, and Takeharu Nagai（2018.11.

究法（岡崎市）06） Information coding of fear memory in medial
prefrontal cortex. Neuroscience 2018（サンディエゴ，

15. 揚妻 正和（2018.07.04） 光と機械学習による恐怖

米国）

記憶情報処理機構の解明. 「脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理」第 2 回領域会議（東京）22. 鍋倉淳一（2018.10.23） Remodeling of Cortical

16. 揚妻 正和（2018.07.11） 大脳皮質情報処理と情Circuits in vivo: synapse-glia interaction. McGill
Univ-NIPS Joint Meeting（岡崎市）

動記憶制御のメカニズムを「光」で読み解く.「脳23. 鍋倉淳一（2018.11.21） Remodeling of Cortical

科学研究の展開 IV-a：先端脳科学（１単位）」

Neuronal Circuits: Neurons-Glia Interaction . Maxの指定講演会（札幌市）
17. Masakazu Agetsuma, Yoshiyuki Arai, Atsushi Kasai,

Planck Florida Institute Lecture（フロリダ,米国）

Hitoshi Hashimoto, and Takeharu Nagai（2018.07.

24. 鍋倉淳一（2018.11.29） Brain Imaging in vivo . 14th27） Population coding of fear memory in medial

Laser Ceramics Symposium, Special Lecture （岡崎prefrontal cortex. 第 41 回日本神経科学大会（神市）
25. 揚妻正和（2018.12.11）光学的アプローチによる

戸市）
18. 鍋倉淳一（2018.08.09） 大脳皮質の神経回路再編：グリアーシナプス連関. 第 2 回

大脳皮質情報処理機構②～恐怖記憶を制御する
仕組み～. 生医研セミナー（福岡市）

ヒューマ《視覚情報処理研究部門》
1.

2.

3.

木村梨絵 (2018.3.7) 低コントラストの視覚弁別

Joint symposium of 10th Optogenetics Researchに関わるラット一次視覚野の神経活動. 第 7 回

Conference and Second International Symposium on

新潟脳研-霊長研-生理研合同シンポジウム（岡崎）Brain Information Dynamics 2018 (Tokyo)
4.

Yoshimura Y (2018.3.28) The roles of visual

Kimura R, Yoshimura Y (2018.7.26) Involvement ofexperience in the maturation of secondary visualneurons preferring low-contrast visual stimuli in an

cortex.

orientation discrimination task in rat primary visual

The

95th

AnnualMeetingofthePhysiological Society Meeting (Takamatsu)

cortex. The 41st Annual Meeting of the Japan

Kimura R, Yoshimura Y (2018.7.5) Learning

Neuroscience Society (Kobe)
5.

changes dependence of neuronal responses on thecontrast of visual stimuli in rat primary visual cortex.

木村梨絵, 吉村由美子 (2018.9.6) 方位弁別課題
遂行時のラット一次視覚野における低コントラ118

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

スト優位な神経活動. 視覚科学フォーラム 2018

ポジウム（名古屋）
8.

第 22 回研究会（大阪府茨木市）
6.

7.

Tarusawa E, Sanbo M, Hirabayashi M, Yagi T,

Yoshimura Y (2018.9.27) The roles of visual

Yoshimura Y (2018.11.6) Clustered protocadherins-

experience in the maturation of neural responses inregulated high reciprocal connectivity between

the visual cortex. Cold Spring Harbor Asia “Latest

clonal cortical neurons are selectively modified by

Advances in Development & Function of Neuronalshort sensory deprivation in mouse barrel cortex.

Circuits” (Awaji)

Neuro2018 (San Diego, USA)
9.

Kimura R, Yoshimura Y (2018.9.29) Low-contrast

Hayashi K (2018.12.20) Gap junctions in postnatal

preferred spiking activity in rat primary visual cortex

excitatory neurons regulate spine density andduring an orientation discrimination task. 第 8 回 生

response reliability. NIG Symposium ： Circuit

理学研究所・名古屋大学医学系研究科合同シン

construction in the mammalian brain (Mishima)《認知行動発達機構研究部門》
1.

吉田正俊（2018 年 1 月 18 日）Free-viewing for

ポジウム（愛知県岡崎市）
8.

schizophrenia research in humans and marmosets．第2.

7 回日本マーモセット研究会国際シンポジム（京下回路における自己および他者の報酬情報表現．

都府京都市）

第７回新潟脳研-霊長研-生理研合同シンポジウ

郷康広，佐々木哲也，中垣慶子，小賀智文，辰本ム（愛知県岡崎市）
9.

将司，石川裕恵，臼井千夏，一戸紀孝（2018 年

3.

4.

5.

酬情報の脳内表現－サル中脳ドーパミン細胞のる時空間遺伝子発現解析．第 7 回日本マーモセ

神経応答．2017 年度第 3 回大脳基底核機能研究

ット研究会国際シンポジム（京都府京都市）

会（愛知県蒲郡市）

吉田正俊（2018 年 1 月 19 日）マイクロサッカー

10. 郷康広（2018 年 3 月 24 日）Cognitive Genomics in

ド，視覚的注意，盲視．日本視覚学会 2018 年冬Primates. International symposium on Genomics and季大会（東京都新宿区）

Cell Biology of Primates（愛知県犬山市）

植松明子（2018 年 2 月 16 日）Effects of electrical

11. 吉田正俊（2018 年 6 月 3 日）フリービューイン

stimulation of the cerebellar dentate nucleus during

グ眼球運動のサリエンシー解析．第 15 回 IGC 第temporal prediction．第 10 回 NAGOYA グローバ

11 回 COCORO 合同会議（第 11 回脳表現型の分

ルリトリート（愛知県東浦町）

子メカニズム研究会）（東京都）

磯田昌岐（2018 年 2 月 23 日）社会システム神経

12. Yasuhiro Go (2018 年 7 月 9 日) The evolutionary

科学からみた皮質-皮質下ネットワーク及び皮

trajectory of spatial transcriptome and epigenome in

質間ネットワークをめぐる諸問題の解決に向け

primate brains. Society for Molecular Biology andて．平成 29 年度京都大学霊長類研究所共同利用

Evolution (SMBE) 2018（神奈川県横浜市）
13. 郷康広，辰本将司，石川裕恵（2018 年 7 月 14 日）

郷康広（2018 年 2 月 24 日）霊長類における精神・合成ロングリードを用いた霊長類の新規ゲノム

神経疾患関連遺伝子解析と認知ゲノミクスの展

配列決定．第 34 回日本霊長類学会大会（東京都

望．平成 29 年度京都大学霊長類研究所共同利用練馬区）
14. 郷康広（2018 年 7 月 15 日）ゲノムを通して我が研究会（愛知県犬山市）
7.

則武厚（2018 年 3 月 14 日）自己および他者の報

1 月 18 日）自閉症モデルマーモセット脳におけ研究会（愛知県犬山市）
6.

則武厚（2018 年 3 月 7 日）サル大脳皮質・皮質

植松明子（2018 年 3 月 6 日）小脳の高次機能へ身を知る―ヒトとサルの間にあるもの―．第 34の関与．第７回新潟脳研-霊長研-生理研合同シン回日本霊長類学会大会公開シンポジウム（東京119生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

第 22 回研究会 2018（大阪府茨木市）

都練馬区）

24. 吉田正俊（2018 年 9 月 6 日）統合失調症におけ15. 吉田正俊（2018 年 7 月 21 日）意識の神経相関．

る視覚顕著性．第 40 回日本生物学的精神医学会

第 27 回日本意識障害学会（大阪府豊中市）
16. 二宮太平，則武厚，磯田昌岐（2018 年 7 月 26 日）（兵庫県神戸市）

マカクザル社会脳ネットワークにおける自他行

25. 磯田昌岐（2018 年 9 月 13 日）自己と他者の報酬

動モニタリング中の神経活動．第 41 回日本神経

情報処理にかかわるマカクザルの皮質・皮質下科学大会（兵庫県神戸市）

ネットワーク．玉川大学共同利用研究会「世界17. 則武厚，二宮太平，磯田昌岐（2018 年 7 月 26 日）

や社会と相互作用して生きるヒトや動物の視覚

マカクザル吻側内側被蓋核細胞における社会的ー生理学，心理学，計算論」（東京都町田市）

報酬信号．第 41 回日本神経科学大会（兵庫県神26. 郷康広（2018 年 9 月 25 日）10XGenomics 社
Chromium を用いたゲノム・トランスクリプトー

戸市）
18. 吉田正俊（2018 年 7 月 26 日）マーモセット統合

ム解析．第 213 回農林交流センターワークショ

失 調 症 モ デ ル に お け る mismatch negativity

ップ．次世代シーケンサーのデータ解析技術公(MMN)と視線の同時計測．第 41 回日本神経科学

開講座（茨城県つくば市）
27. 吉田正俊（2018 年 9 月 29 日）見えると気がつく大会（兵庫県神戸市）
19. 中谷仁，豊田太，郷康広，堀家慎一，小山なつ，とはどう違うか：盲視と半側空間無視の動物モデ

等誠司，内匠透，加藤智子，遠山育夫，椎野顯

ルの研究からの知見．学会名第 19 回認知神経リ彦，森川茂廣，犬伏俊郎，田中秀和（2018 年 7

ハビリテーション学会学術集会（大阪府門真市）

月 28 日）染色体 15q11-13 領域に部分重複を持

28. 則武厚，二宮太平，磯田昌岐（2018 年 9 月 29 日）

つマウスは重篤な発生学的異常を伴った．第 41

マカクザル中脳ドーパミン細胞と吻側内側被蓋

回日本神経科学大会（兵庫県神戸市）

核細胞における社会的報酬信号．第 8 回生理研・

20. Ninomiya T, Noritake A, Isoda M（2018 年 8 月 9

名大医合同シンポジウム（愛知県名古屋市）

日）Social action monitoring in macaque mirror andmentalizing systems．第 2 回 NIPS-ARIHHP
ワークショップ

29. 磯田昌岐（2018 年 9 月 30 日）Developing a systems
neuroscience of self and others using macaques．日共同ヒューマン・ハイ・パフォー

仏シンポジウム（奈良県奈良市）
30. Yasuhiro Go (2019 年 10 月 2 日) The evolutionary

マンスの実現を目指した次世代健康スポーツ科
学と神経科学の融合・統合（愛知県岡崎市）

trajectory of spatial transcriptome and epigenome in

21. Noritake A, Ninomiya T, Isoda M（2018 年 8 月 9primate brains. The 46th Naito Conference on日）Social reward signals of dopamine neurons in the

Mechanisms of Evolution and Biodiversity（北海道midbrain and neurons in the rostromedial tegmental

札幌市）

共同

31. Ninomiya T（2018.10.5）Neural Activities During

ヒューマン・ハイ・パフォー

Action Monitoring in the Mirror and the Mentalizing

マンスの実現を目指した次世代健康スポーツ科

Systems of the Macaque Brain．The 8th NIPS/CIN

学と神経科学の融合・統合（愛知県岡崎市）

Joint Symposium（Tuebingen, Germany）

nucleus of macaques．第 2 回 NIPS-ARIHHP
ワークショップ

22. Isoda M（2018 年 8 月 10 日）Social action monitoring

32. Isoda M（2018.10.5）Contrasting Neuronal Activity inin the macaque medial frontal cortex．第 2 回 NIPS-

the Dopaminergic Midbrain Nuclei and the Medial

ARIHHP 共同ワークショップ

ヒューマン・ハPrefrontal Cortex During Social Reward Monitoring

イ・パフォーマンスの実現を目指した次世代健and Evaluation．The 8th NIPS/CIN Joint Symposium

康スポーツ科学と神経科学の融合・統合（愛知（Tuebingen, Germany）
33. Yasuhiro Go（2018.10.22）Dissecting the genetic県岡崎市）
23. 吉田正俊（2018 年 9 月 5 日）統合失調症患者のdiversity of Japanese’s marmoset colonies. Care, use

視線と視覚サリエンシー．視覚科学フォーラム

and welfare of marmosets as animal models for gene120

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

36. Yoshida M, Hafed ZM（2018.11.5）Yoshida M,

editing-based biomedical research, A Roundtable of

Hafed ZM. SfN2018（San Diego, USA）

Science and Welfare in Laboratory Animal Use

37. Ninomiya T, Noritake A, Isoda M（2018.11.7）Social

Workshop（Washington DC, USA）
34. Isoda M（2018.11.2）Cortico-subcortical networks

action monitoring in the mirror and the mentalizing

underlying social reward valuation ． Society forsystems of the macaque brain. SfN2018（San Diego,

Social Neuroscience

USA）

2018

Anuual Meeting（San38. Tomatsu S, Kim G, Kubota S, Seki K（2018 年 12 月

Diego，USA)
35. Noritake A, Ninomiya T, Isoda M（2018.11.3）Social

5 日）Presynaptic inhibition of muscle afferent inreward signals in the medial prefrontal cortex andawake, behaving monkeys: task- and modality-

the lateral hypothalamus of the macaque．SfN2018

dependent modulation. EmboSS 2018（大阪府豊中（San Diego，USA）

市）《生体システム研究部門》
1.

南部

dynamics of basal ganglia in brain function and

篤（2018.1.6）ネットワーク異常としての

dysfunction" (Stockholm, Sweden)

パーキンソン病. 第６回ニューロカンファレン
8.

ス和歌山（和歌山）
2.
3.

南部

dystonia. Stockholm-Okazaki Workshop on "Multi-

篤（2018.1.7）淡蒼球の機能解剖について.

革新脳臨床 G 分科会（東京）scale dynamics of basal ganglia in brain function and纐纈大輔，南部

dysfunction" (Stockholm, Sweden)

篤（2018.1.17）マーモセットを9.

用いた電気生理学的研究. マーモセット研究会

4.

5.

篤（2018.2.24）大脳皮質―大脳基底核投射について. 平成 29 年度京都大学霊長類研究所共Satomi Chiken (2018.1.24) Dopaminergic transmission

同利用研究会「先端技術の導入による霊長類脳maintains dynamic activity changes in the basal ganglia

科学の進展と新たな概念の創出」（犬山）to control appropriate movements. Stockholm-Okazaki

10. 長 谷 川 拓 ， 知 見 聡 美 ， 小 林 憲 太 ， 南 部

篤Workshop on "Multi-scale dynamics of basal ganglia in（2018.3.14）大脳基底核による運動制御：マカ

brain function and dysfunction" (Stockholm, Sweden)

クザル視床下核の化学遺伝学的な活動制御.

Hiromi Sano (2018.1.24) Information flow for motor

2017 年度第 3 回大脳基底核機能研究会（蒲郡）

control by striatal projection neurons. Stockholm-

11. 知見聡美（2018.3.15）大脳基底核と小脳による視Okazaki Workshop on "Multi-scale dynamics of

床－大脳皮質投射の活動制御メカニズム. 2017basal ganglia in brain function and dysfunction"

年度第 3 回大脳基底核機能研究会（蒲郡）
12. 佐野裕美（2018.3.15）大脳皮質―線条体路の興奮

Dwi Wahyu Indriani, Hiromi Sano, Satomi Chiken,

誘導に対する大脳基底核の応答. 2017 年度第 3

Atsushi Nambu (2018.1.24) Aberrant signaling of

回大脳基底核機能研究会（蒲郡）

basal ganglia circuitry induces dyskinesia after

7.

南部

（京都）

(Stockholm, Sweden)
6.

Atsushi Nambu (2018.1.25) Pathophysiology of

13. 纐纈大輔，南部篤（2018.3.15）マーモセットのchronic L-dopa administration in 6-hydroxydopamine

線条体ドーパミン D1，D2 受容体の選択的ノッ

mice. "Multi-scale dynamics of basal ganglia in brain

クダウン法を用いた大脳基底核神経回路の機能

function and dysfunction" (Stockholm, Sweden)

解析. 2017 年度第 3 回大脳基底核機能研究会（蒲Hasegawa T, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A.

郡）（2018.1.24）Deciphering the functional role of the

14. Atsushi Nambu（2018.2.26） Parkinson’s disease as a

STN using the DREADD technology. "Multi-scale

network disorder. The 4th CiNet Conference, Neural121

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

oscillation and functional connectivity: from anatomy

Uchiyama S, Abe M, Tanaka M, Yamamoto Y,

to perception（大阪）Jimbo Y, Sato T, Fujisawa N, Sakimura K, Nambu
A

15. Taku Hasegawa, Satomi Chiken, Kenta Kobayashi,(2018.7.26)

Elucidationofgenetically

motor
mice

controlAtsushi Nambu （ 2018.3.28 ） The chemogenetic

mechanismusing

suppression of the primate subthalamic nucleus

tetracycline

regulatedinduces abnormal involuntary movements. 第 95 回

dopamine receptors. 第４１回日本神経科学大会

日本生理学会大会（高松）（神戸）

expression

harboring
on

D1/D2

Satomi26. Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A

Chiken, Atsushi Nambu (2018.3.28) Cortical control(2018.7.26) Cortical control of monkey subthalamicof monkey subthalamic nucleus. 第 95 回日本生理nucleus by the hyperdirect and indirect pathways.

学会大会（高松）

第４１回日本神経科学大会（神戸）16. Zlata

Polyakova,

Nobuhiko

Hatanaka,

17. Hiromi Sano, Atsushi Nambu （ 2018.3.30 ）27. Nonomura S, Kato S, Iguchi Y, Nishizawa K, Sakai

Physiological roles of striatal projection neurons

Y, Kawaguchi Y, Nambu A, Watanabe M,

revealed by optogenetics. 第 95 回日本生理学会大Kobayashi K, Isomura Y, Kimura M (2019.7.27)

会（高松）Identification of indirect pathway neurons and18. 南部

dopaminergic innervation in the rat dorsal striatum.

篤（2018.6.22）大脳皮質―大脳基底核投射

第４１回日本神経科学大会（神戸）について. 第１回大脳基底核機能研究会（大磯）19. Sano H, Tanaka KF, Nambu A (2018.7.8) Neuronal

28. Endo K, Ishigaki S, Watanabe H, Masamizu Y,

responses and movements induced by concurrent

Hatanaka N, Hata J, Watakabe A, Matsuzaki M,

activation of striatonigral and striatopallidal neurons.

Nambu A, Okano H, Yamamori T, Katsuno M,

FENS2018 (Berlin, Germany)

Sobue G (2018.7.28) Silencing of FUS in common

20. Indriani Dwi Wahyu, Sano H, Chiken S, Nambu A

marmoset caudate induces shortening of fiber tracts(2018.7.8) Modulation of basal ganglia pathways after

accompanied with glial inflammation. 第４１回日

chronic L-dopa treatment in Parkinson`s disease. 11th

本神経科学大会（神戸）29. Chiken S (2018.7.31) Optogenetic manipulation of

FENS forum of neuroscience (Berlin, Germany)
21. Chiken S, Sano H, Kobayashi K, Nambu A (2018.

basal ganglia and cerebellar outflow to the thalmo-

7.9) Cerebellar control of thalamocortical activity.

cortical system in macaque monkeys. Monitoring

FENS Forum 2018 (Berlin, Germany)and manipulating brain function in non-humanprimates （千葉）

22. Nambu A (2018.7.26) Cortico-basal ganglia loop and

30. Hasegawa T (2018.8.1) Deciphering the functional

movement disorders. 第４１回日本神経科学大会

role of the subthalamic nucleus using the DREADD（神戸）

technology. Monitoring and manipulating brain

23. Indriani Dwi Wahyu, Sano H, Chiken S, Nambu A

function in non-human primates（千葉）(2018.7.28) Chronic L-dopa treatment alters basal

31. 南部

ganglia signaling in Parkinson’s disease model mice.

第 ２ 回 NIPS-ARIHHP Joint Workshop Human

第４１回日本神経科学大会（神戸）24. Sano N, Nakayama Y, Hoshi E, Chiken S, Nambu A,
NishimuraY(2018.7.26)

Cerebellar

篤（2018.8.10）大脳基底核による運動制御.

High Performance-oriented Sports Neuroscience by

outputs

Integrating Basic Neuroscience（岡崎）modulate neuronal activity in the primary motor

32. Chiken S, Sano H, Kobayashi K, Nambu A

cortex during movement execution in macaque(2018.8.9) Basal ganglia and cerebellar control ofmonkeys. 第４１回日本神経科学大会（神戸）

thalamocortical activity. 第２回 NIPS-ARIHHP Joint

25. Sasaoka T, Sato A, Chiken S, Okubo T, Abe M,

Workshop Human High Performance-oriented Sports

Kawamura M, Saito N, Oda K, Sakuma T,

Neuroscience by Integrating Basic Neuroscience（岡崎）122生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

Nishimura

33. 長谷川拓，知見聡美，小林憲太，南部篤（2018.8.25）

Y(2018.11.5)

Cerebellar

outputs

大脳基底核による運動制御：マカクザル視床下

contribute to the activity of the primary motor cortex

核の化学遺伝学的な活動制御. 第 33 回日本大脳during基底核研究会（東京）monkeys. Neuroscience 2018 (San Diego, USA)arm-reaching

movementinmacaque

34. 知見聡美，南部篤（2018.8.26）モデルマウスの神

43. Hasegawa T, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A (2018.

経活動からジストニアの病態生理を探る. 第 3311.7) The chemogenetic suppression of the primate回日本大脳基底核研究会（東京）subthalamic nucleus impairs voluntary movements by

35. Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A

disturbing the firing pattern in the internal segment of(2018. 9.29) The role of hyperdirect and indirect

the globus pallidus. Neuroscience 2018 (San Diego,

pathways in the formation of cortically induced

USA)bi-phasic response in monkey subthalamic nucleus.

44. Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Kita H, Nambu

8th National Institute of Physiology - Nagoya

A (2018.11.7) The impact of glutamatergic andUniversity Graduate School of Medicine JointGABAergic inputs to the subthalamic nucleus

symposium（名古屋）

activity in monkey. Neuroscience 2018 (San Diego,USA)

36. Chiken S (2018.10.4) How do the basal ganglia and

45. Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A

cerebellum control thalamocortical activity? 8th
Joint CIN-NIPS Symposium (Tuebingen, Germany)(2018.11.24)

Glutamatergic

andGABAergic

37. Nambu A (2018.10.5) "Inhibitory center-excitatory

controls of the subthalamic nucleus activity insurround" organization of the basal ganglia revealedmonkeys. 30th Annual Basal Ganglia Function

by optogenetic stimulation. 8th Joint CIN-NIPS

Research Association meeting（会津若松）

Symposium (Tuebingen, Germany)

46. Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A

38. Nambu A (2018.10.19) Parkinson’s disease as a(2018.11.26) The role of hyperdirect and indirect

network disorder. Symposio Cajal 2018 (Madrid,

pathways in the formation of cortically induced

Spain)

bi-phasic response in monkey subthalamic nucleus.

39. Polyakova Z, Hatanaka N, Chiken S, Nambu A

Life Science Retreat 2018（河口湖）(2018. 10.22) The impact of glutamatergic and

47. Woranan Wongmassang (2018.11.30) Correlated

GABAergic inputs to the subthalamic nucleus

activity in the globus pallidus of normal and MPTP-

activity in monkey. McGill University and Natl Inst

treated Parkinson's disease monkeys. 生理学研究所

Physiol Sci Joint symposium (岡崎)研究会「行動を制御する神経ネットワーク機能

40. Nambu A (2018.10.29) Parkinson’s disease as aの解明に向けて」（岡崎）network disorder. XXXVI Annual Meeting of Indian
Academy of Neuroscience

48. Nambu A, Chiken S (2018.11.28) Na pump

(Varanasi, India)

dysfunction may cause dystonia by enhancing

41. Endo K, Ishigaki S, Hatanaka N, Hata J, Watanabe H,

cortico-striato-pallidal neurotransmission. 第４１回

Katsuno M, Nambu A, Okano H, Yamamori T,

日本分子生物学会年会（横浜）Sobue G (2018.11.4) Silencing of FUS in the

49. Hasegawa T, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A.

caudate nucleus of non-human primates induces（2018.12.13）Deciphering the functional role of the

disruption of its fiber bundles. Neuroscience 2018

subthalamic nucleus using the DREADD technology.

(San Diego, USA)

Genetic technologies for systems neuroscience in

42. Sano N, Nakayama Y, Hoshi E, Chiken S, Nambu A,

non-human primates（Bethesda, MD, USA）

123

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表《統合生理研究部門》
1.

(Biomag2018), (Philadelphia, USA)柿木隆介（2018.3.6）神経イメージング手法を用5.

いたヒト顔認知機構の解明，第７回新潟脳研―

2.

霊長研―生理研合同シンポジウム，生理学研究

dynamics of the human brain underlying attention.

所（岡崎）The 21th International Conference on Biomagnetism

KakigiR(2018.5.4)

Asianperspective.

(Biomag2018), (Philadelphia, USA)

31st
6.

International Congress of Clinical Neurophysiology,3.

木田哲夫（2018.6.16）注意の脳磁図研究，第 33(Washington DC, USA)回日本生体磁気学会大会

Kakigi R (2018.5.5) Itch perception in humans. 31st

運動機能における脳磁図の現状と展望」（広島）
7.

International Congress of Clinical Neurophysiology,
4.

Kida T, Tanaka E, Kakigi R (2018.8.26-30) Network

シンポジウム「感覚木田哲夫，田中絵実，柿木隆介（2018.9.29）触覚(Washington DC, USA)性注意の手内分布の適応的柔軟性：脳磁図研究，Kida T, Tanaka E, Kakigi R (2018.8.26-30) Network

第 8 回名古屋大学医学研究科・生理学研究所合dynamics of the human brain underlying attention.

同シンポジウム，名古屋大学鶴舞キャンパス（名The 21th International Conference on Biomagnetism

古屋）《心理生理学研究部門》
1.

秀ポスター賞受賞

定藤規弘，福永雅喜，山本哲也，菅原 翔（2018.1.7）
6.

7T MRI を用いたヒト神経回路解明にむけた画

2.
3.

像取得・解析技術の研究開発．革新脳第２回分

dynamic change of the cortical network during early科会（東京）.

sequence learning: an fMRI study. Human High

福永雅喜（2018.1.20）Task fMRI 概論．第 3 回

Performance- oriented Sports Neuroscience by

ABiS 脳画像解析チュートリアル（東京）.

Integrating Basic Neuroscience (Tsukuba, Japan).
7.

Sumiya M, Okamoto Y, Koike T, Tanigawa T,

Sadato N (2018.2.28) The relationship between finger(2018.2.12) People with autism spectrum disorderareas and myelin distribution in human S1. Humanexperience less pleasure through social action-

High Performance-oriented Sports Neuroscience byoutcome contigency. Interactive Eye Gaze (London,

Integrating Basic Neuroscience (Tsukuba, Japan).
8.

山本哲也，菅原翔，濱野友希，福永雅喜，定藤規

Yoshimoto T, Chikazoe J, Okazaki S, Sumiya M,

弘（2018.3.2）HCP パイプラインによる 7T fMRI

Takahashi HK, Nakagawa E, Koike T, Kitada R,の時空間双方向のアーチファクト低減の効果に

Okamoto S, Nakata M, kosaka H, Yada T, Sadato N

関する検討．第 20 回日本ヒト脳機能マッピング(2018.2.16) Abstractness of object representation in学会（横浜，神奈川）．第 12 回若手奨励賞受賞
9.

orbitofrontal cortex. NAGOYA Global Retreat
5.

Sugawara SK, Fukunaga M, Yamamoto T, Hamano YH,

Kimura Y, Okazawa H, Kosaka H, Sadato N

United Kingdom).
4.

Sadato N (2018.2.28) The motor engram as a

三浦健一郎，山本哲也，福永雅喜，定藤規弘(Aichi, Japan).

（2018.3.2）fMRI を用いたヒト眼球運動ネット

Sugawara SK, Fukunaga M, Glasser MF, Yamamoto

ワークの同定．第 13 回空間認知と運動制御研究

T, Hamano YH, Sadato N (2018.2.22) The

会学術集会（京都，京都）．

myelin10. 宮 田 紘 平 ， 大 星 有 美 ， 小 池 耕 彦 ， 定 藤 規 弘

distribution in human primary somatosensory cortex.

（2018.3.3）自己の感情を伴う状況想起には前帯

ISMRM Japanese Chapter 2018（和光，埼玉）. 優状回皮質の賦活が関与する. 第 20 回日本ヒト脳relationshipbetween

digit

areas

and

124

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

19. Sumiya M, Koike T, Nakagawa E, Sadato N (2018.

機能マッピング学会（横浜，神奈川）.
11. 菅原翔，福永雅喜，Matthew F. Glasser，山本哲也，

6.19) Neural bases of social feedback contingent on

濱野友希，定藤規弘 (2018.3.6) The association

own performance. OHBM 2018 Annual Meeting

between finger areas and myelin distribution in(Suntec City, Singapore).
20. Jingu Lee, Hwang T, Nam Y, Jang J, Kim W, Oh SH,

human S1. 第７回新潟脳研-霊長研-生理研合同

Fukunaga M, Jongho Lee (2018.6.20) Applications of

シンポジウム （岡崎，愛知）．
12. Sumiya M, Okamoto Y, Koike T, Tanigawa T, Kimura

magnetic susceptibility source separation: multiple

Y, Okazawa H, Kosaka H, Sadato N (2018.3.17)

sclerosis lesions and line of Gennari. Joint Annual

People with autism spectrum disorder experience lessMeeting ISMRM-ESMRMB 2018 (Paris, France).

pleasure through social action- outcome contigency. 第

21. Li TQ, Wang Y, Fukunaga M (2018.6.20) Detection

10 回脳科学若手の会（東京）.

of BOLD Response in the limbic system to non-

13. 福永雅喜（2018.3.17）高磁場 MRI の現状と課題

invasive stimulation of autonomic nervous system～7T MRI の使用経験から～．日本磁気共鳴医学

with SMS at 7T. Joint Annual Meeting ISMRM-

会 第 23 回安全性講演会「MRI 安全性の考え方」

ESMRMB 2018 (Paris, France).
22. Shin HG, Oh SH, Fukunaga M, Lee D, Nam Y, Ji S,（東京）．
14. Yoshimoto T, Chikazoe J, Sadato N (2018.5.10)

Jung W, Lee J (2018.6.20) A Sequence for High

Adaptive identity representations in the orbitofrontal

Quality Gradient Echo Myelin Water Imaging

cortex revealed by multivoxelpattern analysis. The(GRE- MWI) at 3T and 7T. Joint Annual Meeting

Joint Research Area Meeting Scientific Research on

ISMRM- ESMRMB 2018 (Paris, France).

Innovative Areas: “Artificial Intelligence and Brain

23. Sugawara SK, Fukunaga M, Glasser MF, Yamamoto T,

Science” and “Adaptive Circuit Shift” (Okinawa,

Hamano YH, Sadato N (2018.6.21) The relationshipJapan).

between digit areas and myelin distribution in human

15. Suzuki K, Suzuki Y, Fukunaga M, Sakata H, Nakada

primary somatosensory cortex. OHBM 2018 Annual

T (2018.5.14) Entropy-Based Functional Magnetic

Meeting (Suntec City, Singapore).

Resonance Imaging. Entropy 2018: From Physics to

24. Nakagawa E, Koike T, Sumiya M and Sadato N

Information Sciences and Geometry (Barcelona,(2018.6.22) The neural correlates of semantic andSpain).

grammatical encoding during sentence production in

16. Kasai C, Sumiya M, Koike T, Yoshimoto T, Aoki

a second language: evidence from a fMRI study

N,Sadato N (2018.6.17) Neural underpinning of theusingJapanese case particle processing on non-native(Nanyang avenue, Singapore).

speakers. OHBM 2018 Annual Meeting (Suntec City,

syntactic

priming.

BrainConnects

2018

25. Sugawara SK, Fukunaga M, Glasser MF, Yamamoto

Singapore).

T, Hamano YH, Sadato N (2018.6.22) Myelin

17. Miyata K, Oboshi Y, Koike T, and Sadato N (2018.6.

distribution reflects digit representations in human

19-21) The imagination of self-relevant emotional

S1: 7T-MRI study. BrainConnects 2018 (Nanyang

events activates rostral anterior cingulate cortex.

avenue, Singapore).

OHBM 2018 Annual Meeting (Suntec City, Singapore).

26. Sumiya M, Koike T, Nakagawa E, Sadato N (2018.6.

18. Nakagawa E, Koike T, Sumiya M and Sadato N22) Neural bases of social feedback contingent on(2018.6.19-21) The neural correlates of semantic andown performance. BrainConnects2018

grammatical encoding during sentence production inavenue, Singapore).

(Nanyanga second language: evidence from a fMRI study

27. 惠飛須俊彦，福永雅喜，村瀬智一，梅田雅宏

using syntactic priming. OHBM 2018 Annual（2018.6.30）安静時 fMRI を用いた脳卒中回復期

Meeting (Suntec City, Singapore).

の functional connectivity（第 2 報）.第 55 回日本

125生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

リハビリテーション医学会学術集会（福岡，福回 NIPS- ARIHHP 共同ワークショップ, ヒューマ岡）．

ンハイパフォーマンスの実現を目指した次世代

28. Sugawara

SK,

Fukunaga

M,

HamanoYH,

健康スポーツ科学と神経科学の融合・統合（岡崎，Yoshimoto T, Sadato N (2018.7.11) Motor engram

愛知）．

is encoded in dormant neuronal network. FENS2018

37. Koike T (2018.8.10) Neural basis of integrating self

(Berlin, Germany).

with others: Hyperscanning neuroimaging studies.

29. 中村望，福永雅喜，越久仁敬（2018.7.26）呼吸は第二回 NIPS-ARIHHP 共同ワークショップ（岡崎，

想起時の認知パフォーマンスを制御する．第 41

愛知）．
38. Fukunaga M (2018.8.16) Imaging brain microstructure

回日本神経科学大会（神戸，兵庫）．
30. 當山峰道，福永雅喜，山口玲欧奈，山本哲也，定and function with ultra high field MRI. USC Imaging
Genetics Center seminar (California, U.S.A).

藤規弘，伊佐正（2018.7.26）麻酔下サル安静時
fMRI の再現性検討．第 41 回日本神経科学大会

39. 菅原翔，福永雅喜，Glasser MF，山本哲也，濱野（神戸，兵庫）．

友希，定藤規弘（2018.8.19）感覚運動皮質にお31. 橋本直樹，越山太輔，岡田直大，成田尚，福永雅

ける手指領域とミエリン密度分布の関連性．第12 回 Motor Control 研究会（東京）.

喜，山本真江里，香月あすか，嶋田貴充，柴崎千代，佐藤仁哉，原田健一郎，大井一高，山森

40. 丸 山 修 紀 ， 福 永 雅 喜 ， 菅 原 翔 ， 定 藤 規 弘

英長，鬼塚俊明，伊藤陽一，岡本泰昌，松尾幸(2018.8.19) 超高磁場 7 テスラ MRI 装置を用いた

治，吉村玲児，笠井清登，尾崎紀夫，久住一郎，

個人脳計測における皮質下微細構造の同定．第橋本亮太，COCORO（2018.7.27）双極性障害患

12 回 Motor Control 研究会（東京）．

者の皮質下脳体積とリチウム，抗精神病薬投与

41. Koike T (2018.8.22) Neural basis of integrating selfの関係の検討．第 15 回日本うつ病学会総会（東with others: Hyperscanning neuroimaging studies.

京）．

人と人の間にあること：協調と競合の対人間ダ

32. Koike T (2018.7.28) Neural basis of integrating self

イナミクス（東京）．

with others: Hyperscanning neuroimaging studies.

42. Koike T (2018.9.7) Shared neural activation as index

第 41 回日本神経科学大会（神戸，兵庫）．

of social interaction. The 12th ICME International

33. 宮田紘平，小池耕彦，中川恵理，原田宗子，角谷Conference on Complex Medical Engineering(Shimane, Japan).

基文，定藤規弘（2018.8.8）被模倣に伴う快感情には前帯状皮質吻側部が関与する．第５回 COI

43. 越山太輔，福永雅喜，岡田直大，山下典生，山森夏の研究会（浜松，静岡）．

英長，安田由華，藤本美智子，大井一高，藤野

34. Sugawara SK, Fukunaga M, Glasser MF, Yamamoto T,

陽生，渡邉嘉之，笠井清登，橋本亮太（2018.9.7）

Hamano YH, Sadato N (2018.8.9) Myelin distribution

統合失調症の皮質下体積と認知・社会機能の相

reflects digit representations in human S1: 7T-MRI

関解析．シンポジウム 本邦における精神疾患のstudy. NIPS-ARIHHP 共同ワークショップ（岡崎，

脳画像研究 up-to-date．第 40 回日本生物学的精愛知）.

神医学会（神戸，兵庫）．

35. Sumiya M, Nakagawa E, Koike T, Sadato N (2018.

44. Miyata K, Yamamoto T, Koike T, Sugawara SK,

8.9) Neural bases of social feedback contingent on

Fukunaga M, Sadato N (2018.9.7) Neural correlates

own performance. ヒューマン・ハイ・パフォーマwith temporal pediction during auditory-motor

ンスの実現を目指した次世代健康スポーツ科学

synchronization. 第 2 回ヒト脳イメージング研究と神経科学の融合・統合. (岡崎)．

会（東京）．

36. Miyata K, Koike T, Nakagawa E, Harada T, Sumiya

45. Sugawara

SK,

Fukunaga

M,

HamanoYH,

M and Sadato N (2018.8.9) Neural correlates

Yoshimoto T, Sadato N (2018.9.8) Motor engram isunderlying the recognition of being imitated. 第２encoded in dormant neuronal network. 第 2 回ヒト126

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

during the retrieval process. Neuroscience 2018 (San

脳イメージング研究会（東京）.

Diego, U.S.A).

46. Yamamoto T, Miura K, Fukunaga M & Sadato N(2018.9.8) Homology of functional cortical areas

56. 定藤規弘（2018.11.4）脳科学と進化ーサピエンス

related to pursuit eye movements and heavily

からネアンデルタールまでー．総合研究大学院

myelinated regions in each human individual. 第 46

大学創立 30 周年記念シンポジウム「人類はどこ

回日本磁気共鳴医学会大会（金沢，石川）.

へ向かうのか」（東京）．

47. Sugawara SK, Fukunaga M, Glasser MF, Yamamoto

57. Sato H, Numata T, Asa Y, Koike T, Miyata K,

T, Hamano YH, Sadato N (2018.9.13) The

Nakagawa E, Sumiya M, Sadato N (2018.11.4) An

relationshipmyelinfMRI investigation on the positive consequences of

distribution in human primary somatosensory cortex.

being imitated by a virtual non-human agent.

BrainStorming2018 (神戸，兵庫).

Neuroscience 2018 (San Diego, U.S.A).

between

digit

areas

and

48. Nakagawa E, Koike T, Sumiya M Shimada K,

58. 菅原翔（2018.11.5）「睡眠」と「褒め」による記

Makita K, Yoshida H, Yokokawa H, and Sadato N

憶の定着促進. 応用脳科学コンソーシアム（東(2018.9.29) The neural correlates of semantic and京）．

grammatical encoding during sentence production in

59. Ogino Y, Kawamichi H, Takizawa D, Sugawara SK,

a second language: evidence from a fMRI study

Hamano YH, Fukunaga M, Watanabe Y, Toyoda K,

using syntactic priming. 第 8 回生理学研究所・名Abe O, Sadato N, Saito S, Furui S (2018.11.6)

古屋大学医学系研究科合同シンポジウム（名古Enhanced functional connectivity correlated with屋，愛知）.

weight-loss at pre-match period in professional boxers.

49. Sumiya M, Nakagawa E,(2018.9.29) Neuralbases

Koike T, Sadato NofsocialNeuroscience 2018 (San Diego,U.S.A).

feedback

60. 大西隆，根本清貴，山下典生，山森英長，安田由

contingent on own performance. 第 8 回生理学研究華，藤本美智子，工藤紀子，畦地裕統，渡邊嘉所・名古屋大学医学系研究科合同シンポジウム

之，福永雅喜，橋本亮太（2018.11.14）統合失調（名古屋）．

症におけるネットワーク障害:グラフ理論による50. Fukunaga M (2018.10.1) Brain microstructure and解析．28 回日本臨床精神神経薬理学会（東京）．

function using ultra high field MRI. MPI Human

61. 定藤規弘，菅原翔，山本哲也，福永雅喜（2018.11.

Cognitive and Brain Sciences Department of23）7TMRI を用いたヒト神経回路解析．革新脳

Neurophysics, Special Seminar (Leipzig, Germany).

第二回分科会（東京）．

51. Sugawara SK (2018.10.2) Motor skills and its

62. Maruyama S，Fukunaga M，Sadato N （2018.11.27）

interaction with a reward. Seminar (Paris, France).

Visualization of external and internal globus pallidus

52. Sugawara SK (2018.10.4) Motor skills and its

at 7T MRI. SOKENDAI Life Science Retreat 2018

interaction with a reward. 8th Joint CIN/NIPS(Yamanashi, Japan) ．

Symposium (Tubingen, Germany).

63. Shishido E, Koike T, Okazaki S, Itoh Y, Imoto K,

53. Fukunaga M, Tohyama T, Yamaguchi R, Yamamoto

Sadato N, Ozaki N and

Fukumura N (2018.12.6)

T, Yoshida M, Isa T, Sadato N (2018.10.5) Resting

Prediction of hand speed by eye movement whenstate fMRI analysis of anesthetized monkey brain.

humans trace a line. The 49th NIPS International

CIN-NIPS Symposium 2018 (Tubingen, Germany).

Symposium (Okazaki, Japan).

54. 定藤規弘（2018.10.26）交感神経活動の脳内ネッ

64. Sugawara SK, Nakayama Y, Fukunaga M, Yamamoto

トワーク．第 71 回日本自律神経学会総会（さいT, Sadato N, Nihimura Y (2018.12.13) VTA-M1

たま，埼玉）．

pathway controbutes to human motivated motor output.

55. Nakamura NH, Fukunaga M, Oku Y (2018.11.4)

次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム 2018

Respiratory modulation of cognitive performance

（東京）．

127

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

65. Sugawara SK, Fukunaga M, Hamano YH, Yoshimoto

dormant neuronal network. 3rd Annual meeting ofT, Sadato N (2018.12.22) Motor engram is encoded in

ISMRM Japanese Chapter (Nagoya, Japan).

《個別研究（毛利研究室》
1.

2.

毛利達磨, （2018・9 月・13 日）棘皮動物卵受精

毛利達磨, （2018・12 月・8 日）ウニ，ヒトデの時の膜電流変化と細胞内 Ca 変化 Changes in the

受精時の膜の電気的反応と細胞内 Ca 変化

membrane current and intracellular Ca2+ at fertilization．

成 30 年度日本動物学会中部支部大会

日本動物学会第 88 回大会 シンポジウム 棘皮動学大学院理学研究科菅嶋臨海実験所公開シンポ物を用いたアプローチによる卵成熟と初期発生ジウムの仕組みの理解動学・進化分類学から海洋天然物化学まで（名―これまでの知見と今後の展

平

名古屋大

2020 年代の海洋生物学の展望

生態行

古屋）

開―（札幌） 胆振地方地震のため中止 紙上開催

《個別研究（山肩研究室）》
1.

2.

3.

Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K (2018.7.27)

Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K (2018.11.5)

Differential involvement of calmodulin kinase IIα in

Involvement

hippocampus- and amygdala-dependent memory -hippocampus- vs. amygdala-dependent memory revealed

Analysis using the kinase-dead knock-in mouse. 第 41

by kinase-dead knock-in mouse. Neuroscience 2018（San回日本神経科学大会（神戸）Diego, CA, USA）
4.

山肩葉子, 柳川右千夫, 井本敬二（2018.9.29）海of

calmodulin

kinaseIIalphain

Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K (2018.12.6-8)

馬記憶と扁桃体記憶は，カルモジュリンキナー

Differential contribution of calmodulin kinase II

ゼ IIα 活性によって異なる制御を受けている. 第alpha in hippocampus- and amygdala-dependent

8 回名古屋大学医学研究科・生理学研究所合同シ

memory. The 49th NIPS International Symposium

ンポジウム（名古屋）"Ion channels: looking back, seeing ahead"（岡崎）《個別研究（佐竹研究室）》
1.

佐竹伸一郎，井本敬二 (2018.7.26-29) エタノール9.29) ジストニア病態モデルマウス Atp1a3+/- にが小脳プルキンエ細胞のグルタミン酸輸送体電おける小脳長期抑圧の消失．第 8 回生理研・名流におよぼす影響．第 41 回日本神経科学大会（神大医合同シンポジウム（名古屋）
4.

戸）
2.

池田啓子，佐竹伸一郎，南部 篤，知見聡美，川上K (2018.10.13-14) Sodium pump and secondary

潔 (2018.8.25-26) Na ポンプ遺伝子異常を原因とactive transporters．7th Symposium on ATP1A3 in

するジストニアの病態生理 ─ モデル動物の解析

Disease（Chicago, IL）

から．第 33 回日本大脳基底核研究会シンポジウ

3.

Ikeda K, Satake S, Onimaru H, Kawakami K, Imoto

5.

佐 竹 伸 一 郎 ， 川 上 潔 ， 井 本 敬 二 ， 池 田啓 子

ム『ジストニア，ジストニア？，ジストニア！：(2018.11.28) Atp1a3 ハプロ不全に伴うニューロ

基礎と臨床からみた病態と治療』（東京）ン型グルタミン酸輸送体の機能減弱：グリア細佐竹伸一郎，川上 潔，井本敬二，池田啓子 (2018.

胞による補償とその生理的影響．第 41 回日本分128

生理学研究所年報

6.

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

子生物学会年会ワークショップ『Na ポンプ遺伝

12.5-8) Impaired cerebellar long-term depression

子変異を原因とする神経疾患の病態生理の理解(LTD) in dystonia-model mice Atp1a3+/-．第 49 回生を目指して』（横浜）理研国際シンポジウム『Ion channels: looking back,Satake S, Kawakami K, Imoto K, Ikeda K(2018.

seeing ahead』（岡崎）《形態情報解析室》
1.

8.

村田 和義，ソン チホン，戸高 玲子，芳賀 圭，
藤本 陽，横山 勝，宮崎 直幸，岩崎 憲治，片（2018.5.29-31）フレネルゾーンプレートを用い

山 和彦（2018.5.29-31）マウスノロウイルスキ

た位相コントラストＳＴＥＭの試み．日本顕微ャプシドのクライオ電子顕微鏡単粒子構造解析．

鏡学会第 74 回学術講演会（久留米）日本顕微鏡学会第 74 回学術講演会（久留米）
2.

3.

4.

5.

9.

Fujimoto, Masaru Yokoyama, Naoyuki Miyazaki,（2018.5.29-31）収束レーザーの局所的電場加速

Kenji Iwasaki, Kazuhiko Katayama, Kazuyoshi

による完全非接触の位相差 TEM 法の開発．日本

Murata（2018.5.29-31）Capsid structure of Murine

顕微鏡学会第 74 回学術講演会（久留米）Norovirus S7 revealed by cryo-electron microscopy．

宮﨑 直幸，内山 淳平，松崎 茂展，村田 和義，

日本顕微鏡学会第 74 回学術講演会（久留米）岩崎 憲治（2018.5.29-31）クライオ電子顕微鏡

10. Hiroyuki Ogata, Genki Yoshikawa, Romain Blanc-

による黄色ブドウ球菌ファージ S13’の近原子分

Mathieu, Chihong Song, Yoko Kayama, Tomohiro

解能単粒子解析．日本顕微鏡学会第 74 回学術講

Mochizuki, Kazuyoshi Murata, Masaharu Takemurata

演会（久留米）（2018.6.17-21）A Giant Virus From a Freshwater

堤 研太，中道 優介，宮﨑 直幸，東浦 彰史，成Environment With a Full Set of Histone Genes．

田 宏隆，清水 巧，一木 珠樹，大村 敏博，村Aquatic Virus Workshop 9（Nebraska, USA）

田 和義，中川 敦史（2018.5.29-31）クライオ電11. 小林 直也, 稲野 紘一, 笹原 健嗣, 佐藤 高彰,顕によるイネ萎縮ウイルスの階層的な外殻キャ

宮 澤 佳 甫 , 福 間 剛 士 , HECHT Michael H.,

プシド構造構築機構の解明．日本顕微鏡学会第SONG Chihong, 村田 和義, 新井 亮一（2018.6.

74 回学術講演会（久留米）26-28）蛋白質ナノブロック ePN-Blocks による自香山 容子，ソン チホン，武村 政春，村田 和義

己集合超分子ナノ構造の創製と解析. 第 18 回日（2018.5.29-31）クライオ電子顕微鏡による新規

本蛋白質科学会年会（新潟）12. Masaharu Takemura, Genki Yoshikawa, Keita Aoki,

本顕微鏡学会第 74 回学術講演会（久留米）Tomohiro

角田 潤，ソン チホン，薬師寺 Lica Fabiana，村Chihong Song, Kazuyoshi Murata, Hiroyuki Ogata

田武士，上野 博史，宮崎 直幸，岩崎 憲治，高（2018.7.11-13）Molecular phylogenetic analysis of

木 淳一，飯野 亮太，村田 和義（2018.5.29-31）

Acanthamoeba castellanii medusavirus Acanthamoeba

位相差クライオ電子顕微鏡による腸球菌

castellanii medusavirus. 日本微生物生態学会第 32

V-ATPase の単粒子構造解析．日本顕微鏡学会第回大会（沖縄）Mochizuki,

RomainBlanc-Mathieu,

13. 小林 直也, 稲野 紘一, 笹原 健嗣, 佐藤 高彰,

74 回学術講演会（久留米）7.

Chihong Song, Reiko Todaka, Kei Haga, Akira,永谷 幸則，富田 雅人，新井 善博，村田 和義

巨大ウイルス Medusavirus の単粒子構造解析．日6.

富田 雅人，永谷 幸則，新井 善博，村田 和義

臼田 信光，大野 伸彦，深澤 元晶，村田 和義，

宮澤 佳甫, 福間 剛士, HECHT Michael, SONG

野田 亨（2018.5.29-31）SBF-SEM による肝細胞

Chihong, 村田 和義, 新井 亮一（2018.7.11-13）

内ゴルジ装置の立体構造観察．日本顕微鏡学会

デノボタンパク質ナノブロック ePN-Blocks によ第 74 回学術講演会（久留米）る自己集合超分子ナノ構造の創製と解析. 第 70

129

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表回日本生物工学会大会（大阪）チホン, 村田 和義, 新井 亮一（2018.11.16）タ

生理学研究所年報

14. Kazuyoshi Murata（2018.9.5）Zernike cryo-EM and

ンパク質ナノブロック ePN-Blocks による超分子

High-voltage cryo-ET at Okazaki. ASCEM Grand

ナノ構造複合体の創製と解析．酵素工学研究会

Opening Symposium and Workshop （ Taipei,

第 80 回講演会（東京）21. Yusuke Takeichi, Tatsuya Uebi, Naoyuki Miyazaki,

Taiwan）
15. 角田 潤 , ソン チホン, 薬師寺 Lica Fabiana, 村Kazuyoshi Murata, Kouji Yasuyama, Kanako Inoue,

田 武士, 上野 博史, 宮崎 直幸，岩崎 憲治，高Hideo Kubo, Naoko Kajimura, Jo Takano, Toshiaki

木 淳一, 飯野 亮太, 村田 和義（2018.9.15-17）

Omori, Mamiko Ozaki（2018.11.22-25）Putative

位相差クライオ電子顕微鏡単粒子解析法を用い

Neural Network within an Olfactory Sensory Unit

た腸球菌 V-ATPase の構造解析．日本生物物理学

for Nestmate and Non-nestmate Discrimination in

会第 56 回年会（岡山）

the Japanese Carpenter Ant: The Ultrastructures andMathematical Simulation．日本比較生理生化学会

16. ソン チホン，戸高 玲子，三木 元博，芳賀 慧，

第 40 回大会（神戸）藤本 陽，横山 勝，宮崎 直幸，岩崎 憲治，片山 和彦，村田 和義（2018.9.15-17）マウスノロ

22. 小林 直也, 稲野 紘一, 笹原 健嗣, 佐藤 高彰,

ウイルス MNV-S7 のクライオ電顕単粒子構造解

宮澤 佳甫, 福間 剛士, HECHT Michael, SONG

析. 日本生物物理学会第 56 回年会（岡山）Chihong, 村田 和義, 新井 亮一（2018.11.28-30）

17. Naoyuki Miyazaki, Jumpei Uchiyama, Shigenobu

人工タンパク質ナノブロック ePN-Blocks による

Matsuzaki, Kazuyoshi Murata, Kenji Iwasaki（2018. 9.

自己集合超分子ナノ構造の創製と解析．第 41 回

15-17）The near-atomic resolution cryo-EM structure

日本分子生物学会年会（横浜）23. 内橋 貴之, 渡辺 洋平, 内山 進, 村田 和義, 飯of the infectious Staphylococcus bacteriophage S13’.

野 亮太,（2018.11.28-30）高速 AFM・ネイティ

日本生物物理学会第 56 回年会（岡山）18. 吉川 元貴，Romain Blanc-Mathieu，望月 智弘，

ブ質量分析・超遠心分析・電子顕微鏡の複合解

Chihong Song，村田 和義，緒方 博之，武村 政

析で明らかにする分子シャペロン ClpB の多量

春（2018.10.27）アカントアメーバに感染する新体構造とダイナミクス．第 41 回日本分子生物学

規ウイルス Medusavirus のゲノム解析．環境ウイ会年会（横浜）24. 広瀬 侑，Chihong Song，渡辺 麻衣，村田 和義，

ルス研究集会（京都）19. 上尾 達也, 竹市 裕介, 宮崎 直幸, 村田 和義,

池内 昌彦，浴 俊彦（2019.3.6）ゲノム情報に基泰山 浩司, 井上 加奈子, 久保 英夫, 梶村 直子,

づくシアノバクテリアの光合成アンテナ調節の高野 城, 大森 敏明, 北條 賢, 髙屋 英知, 栗原

進化の解析．第 13 回日本ゲノム微生物学会年会

聡, 尾﨑 まみこ（2018.10-29-31）昆虫嗅覚感覚（東京）

子内の受容突起ネットワークの実態と作動性の25. 村田 和義（2019.3.28）クライオ電子顕微鏡によ

数理シミュレーション．日本味と匂学会第 52 回るウイルス粒子構造およびその感染機構の構造大会（大宮）

解析．第 124 回日本解剖学会総会・全国学術集

20. 小林 直也, 稲野 紘一, 笹原 健嗣, 佐藤 高彰,

会（新潟）宮澤 佳甫, 福間 剛士, HECHT Michael, ソン《多光子顕微鏡室》
1.

柴田明裕，村越秀治 (2018.3.6) Development of a

7 回 新潟脳研－霊長研－生理研合同シンポジウ

genetically encoded photo-activatable CaMKII andム（愛知）its application to the study of synaptic plasticity．第

2.

130

村 越 秀 治 (2018.6.8) Optical manipulation and生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表

4.

imaging of signaling molecules in dendritic spines of3.

柴田明裕，村越秀治 (2018.9.29)

Development ofneurons．第 70 回日本細胞生物学会第 51 回日本発

a genetically encoded photo-activatable CaMKII for

生生物学会合同学会（東京）

the study of synaptic plasticity．第 8 回生理研・名柴田明裕，村越秀治 (2018.6.30) 蛍光寿命イメー

大合同シンポジウム（愛知）5.

ジングと光応答性プローブを用いたシナプス可塑性研究．第 27 回

村越秀治

(2018.11.20) 光らない蛍光タンパク質で細胞内生化学反応を見る．第 3 回ルミノジ

神経行動薬理若手研究者のェネティクス研究会

集い（愛知）(宮城)《生体機能情報解析室》
1.

近添淳一，Quang Trung Pham，吉本隆明，丹羽開

learning. CIN-NIPS Symposium 2018 (Tubingen,紀，定藤規弘（2018.9.29）深層学習と機能的 MRI

Germany).
3.

の融合により明らかにされた視覚価値変換処理

2.

近添淳一，Quang Trung Pham，吉本隆明，丹羽開の神経基盤．第 8 回生理研・名大医合同シンポ紀，定藤規弘（2018.12.13）深層学習と機能的ジウム（名古屋，愛知）．

MRI の融合により明らかにされた視覚価値変Chikazoe J, Pham QT, Yoshimoto T, Niwa H, Sadato

換処理の神経基盤．次世代脳プロジェクト冬のN (2018.10.5) How and where is vision transformed

シンポジウム 2018（東京）．

to value?: A combinatory study of fMRI and deep

《遺伝子改変動物作製室》
1.

5.

Goto T, Hirabayashi M, Watanabe Y, Sanbo M, Tomita
K, Maeda K-I, Inoue N, Tsukamura H, Uenoyama Y.

殖細胞への運命決定機構の解明に向けた複合的(2018.3.18) Testosterone supplementation restoresアプローチ. 第 111 回日本繁殖生物学会 (上田)spermatogenesis and the fertilization ability of sperms

2.

6.

Lazar, Howard Jacob, Melinda Dwinell, 平林 真澄.

Meeting of the Endocrine Society's (Chicago, IL, USA)(2018.9.14) 未診断患者における MAPK1 遺伝子

長江 麻佑子, 余郷 享子, 後藤 哲平, 三宝 誠,の模倣変異を有するラットモデルの作製. 第平林 真澄, 井上 直子, 束村 博子, 前多 敬一郎,

111 回日本繁殖生物学会 (上田)7.

長江 麻佑子, 後藤 哲平, 余郷 享子, 三宝 誠,ージジェネレーターの同定を目的とした

平林 真澄, 小林 憲太, 井上 直子, 束村 博子,

Kiss1-floxed ラットの作出. 第 124 回日本畜産学

前多 敬一郎, 上野山 賀久. (2018.9.15) 弓状核会 (東京)

特異的 Kiss1 KO ラットを用いた GnRH パルス発

後藤 哲平, 余郷 享子, 保地 眞一, 平林 真澄.

生機構の同定. 第 111 回日本繁殖生物学会 (上(2018.5.16) 前核注入時の Cas9 nuclease デリバリ田)
8.

ー様式がラット胚盤胞の変異モザイク発生頻度4.

滝澤 明子, 後藤 哲平, Nadiya Sosonkina, Jozef

in Kiss1 knockout male mice. The 100th Annual

上野山 賀久. (2018.3.28) GnRH パルスおよびサ3.

小林 俊寛. (2018.9.13) ヒト初期発生，とくに生

知念 照一朗, 山中 貴寛, 平林 真澄, 保地 眞一.

に及ぼす影響. 第 65 回日本実験動物学会 (富山)(2018.9.15) ナイロンメッシュデバイスで一度に小林 俊寛. (2018.7.13) 多能性幹細胞とモデル動

大量のウシ成熟未受精卵をガラス化保存できる物を用いてヒト生殖細胞の起源を探る. 第 34 回

か？ 第 111 回日本繁殖生物学会 (上田)日本霊長類学会大会 (東京)

9.

131

山中 貴寛, 中山 研祐, 平林 真澄, 保地 眞一.

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究発表／学会発表(2018.10.25) ガラス化保存したラット膵島の蘇11. 増田 風子, 足澤 悦子, 梅田 茉奈, 林 哲太郎,

生率に及ぼすレスベラトロールの影響.

三宝 誠, 平林 真澄, 二階堂 愛, 八木 健. (2018.

Cryopreservation Conference 2018 (岡崎)11.28) 大脳皮質神経細胞を用いた Patch-Seq 法

10. 小林 俊寛. (2018.11.16) 動物の幹細胞・初期胚をによるクラスター型プロトカドヘリン発現パタ

用いた臓器再生と初期発生研究. 第 88 回信州実ーンと細胞系譜依存的シナプス結合パターンの験動物研究会勉強会 (松本)解析. 第 41 回日本分子生物学会 (横浜)《動物実験センター》
1.

浦野

義（東京）

徹（2018.4）日本実験動物学会が主催する
5.

動物実験に関する外部検証事業を巡って。日本

2.

目的・概要，外部検証促進のための人材育成プ

物研究会共催第 2 回（平成 30 年度）春期大会（名ログラム教育講習会（平成 30 年度）。公益社団

古屋）法人日本実験動物学会主催，文部科学省後援（仙浦野台）

徹（2018.5）動物実験，3,000 人の市民意
6.

藤田涼太郎，太田里美，大麻孝志，加納恵梨，窪

動物実験の必要性を広く国民に理解して戴くた

田美津子，廣江猛，乾守裕，王振吉，浦野徹

めに。第 65 回日本実験動物学会総会（富山）（2018.10）偽妊娠マウス作製向上に向けた取り浦野組み。第 52 回実験動物技術者協会総会（熊本）

徹（2018.7）外部検証プログラムの理念・
7.

目的・概要，外部検証促進のための人材育成プ

4.

徹（2018.9）：外部検証プログラムの理念・

実験動物技術者協会東海北陸支部・東海実験動識調査の結果より～わたしたちにできること～，3.

浦野乾守裕，廣江猛，吉村伸明，王振吉，浦野徹

ログラム教育講習会（平成 30 年度）。公益社団（2018.10）おむつ尿漏れ感知センサーを利用し法人日本実験動物学会主催，文部科学省後援（東たマウス飼育ケージ内漏水事故早期発見対策。

京）

第 52 回実験動物技術者協会総会（熊本）浦野8.

徹（2018.7）ライフサイエンス研究と動物王

振吉（2019.2）動物実験施設における緊急時

実験の規制の経緯と考え方。国立研究開発法人の対策。自然科学研究機構動物実験教育委訓練

科学技術振興機構研究開発戦略センター特別講

講習会特別講義（愛知）《生命システム構築研究グループ》
1.

Germany)

Iwatsuki K., Imai H., Ninomiya Y., Jiang P., Sato K.,
2.

Yamane T., and Oishi Y. (2018.9.5~2018.9.8)

佐藤幸治（2018.10.30~2018.11.1）気液界面をGeneration of a taste organoid from non-human

構成するマイクロスケール液相中での匂い物質

primate．(XXVIIIth Annual Meeting of the European

移動計測．第３５回「センサ・マイクロマシン

Chemoreception Research Organization (Würzburg,と応用システム」シンポジウム（札幌）132生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告一般共同研究報告
〔

目

次

〕

1． 新規構造を有したイソギンチャク由来ペプチド性神経毒の作用機構に関する研究 ·························· 136
2． 陸上進出に伴う環境変化と動物のもつ体性感覚受容の仕組み ··········································· 136
3． Ca チャネルのカルモジュリンによる調節機構 ························································ 137
4． 原発性アルドステロン症における腎障害機序の解明 ··················································· 138
5． バリア蛋白質による Na 輸送調節機構の解明 ························································· 138
6． タイトジャンクション形成と負荷張力との関係の形態学的解析 ········································· 139
7． 細胞境界の湾曲構造形成のメカニズムの解明 ························································· 139
8． 軟骨魚類の温度受容体 TRP ファミリーの機能解析 ···················································· 140
9． 皮膚表皮バリア形成における生理学的解析 ··························································· 141
10．脳の冷温度感受性 TRPM8 チャネルによる体温調節機構 ··············································· 142
11．温度生物学を用いた難治性てんかんへの新規治療法の確立 ············································· 142
12．TRPV4 の味細胞における温度感受性への関与 ························································ 143
13．筋組織におけるイオウ呼吸の生理的意義の解明 ······················································· 144
14．真核生物における RNA 分解制御機構の解明 ························································· 144
15．マウス心筋前駆細胞 ACMs の起源および生理的意義の解明 ············································ 145
16．ドキソルビシン心筋症に対するアルブミン・チオレドキシン融合体の有用性評価 ························· 146
17．皮質興奮性神経細胞サブタイプと分化時期の関係解析 ················································· 146
18．AMPA 型グルタミン酸受容体のシナプス内発現様式のシナプス可塑性における意義の解析 ················ 147
19．海馬抑制性神経細胞の入力コネクトーム解析 ························································· 147
20．視線制御に関与するニューロン・神経回路特性 ······················································· 148
21．細胞系譜依存的シナプス形成における NMDA 受容体の役割を解明する·································· 149
22．大脳皮質視覚野における反応選択性を担う分子機構 ··················································· 149
23．顔を手がかりとした他者の情動理解における上丘の役割の解明 ········································· 150
24．ヒト・サル間トランスレータブルタスクの開発と応用 ················································· 150
25．We-mode の神経基盤の解明 ········································································ 151
26．グリピカン（GPC）5 の細胞内機能解析 ····························································· 152
27．ジストニアパーキンソニズム等神経疾患病態モデルマウスを用いた神経機能の解析 ························ 152
28．辺縁皮質刺激に対する大脳基底核ニューロン応答 ····················································· 153
29．不随意運動発生のメカニズムの解析 ································································· 154
30．神経麻痺性角膜症に対する TRP チャネルと標的とした治療 ············································ 154
31．チック症の病態メカニズム解析 ····································································· 155
32．前頭皮質 6 層錐体細胞の局所回路における標的選択性 ················································· 155
33．睡眠調節におけるグリア細胞の役割：星状細胞突起のシナプスでの構造的可塑性の分析 ························ 156
34．ノロウイルスの高分解能構造解析 ··································································· 156
35．クライオ電子顕微鏡によるウルトラファインバブル細胞内取り込み機構の解明 ··························· 157
36．真核生物の繊毛構築のための輸送機構の構造学的解明 ················································· 157
37．新規蚊媒介性ウイルスの三次元構造解析 ····························································· 158
38．Using Zernike phase plate cryo-EM(ZEM) to facilitate the study of RNA polymerase Ⅲ complexes and telomerase ········ 158
39．臓器欠損ラット胚盤胞へ注入したウシ ICM 細胞の臓器再生能力 ········································ 160
40．ドーパミンが規定する細胞膜興奮性制御の分子基盤解明 ··············································· 160
41．新生児黄疸モデルマウスの脳神経の発達についての研究 ··············································· 161
42．2 型糖尿病性上皮障害における SGLT 阻害剤の薬理作用 ··············································· 161
43．蚊の唾液の鎮痛効果に関する研究 ··································································· 162
44．フィコビリソームの構造と光調節の多様性の解析 ····················································· 163
45．霊長類 iPS 細胞を用いた生殖細胞の分化誘導と遺伝子発現解析 ········································· 163

135

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

1．新規構造を有したイソギンチャク由来ペプチド性神経毒の作用機構に関する研究
本間智寛（東海大学短期大学部）
陳

以珊，下村拓史，久保義弘（生理学研究所）

相 HPLC（TSKgel ODS-120T）に順次供して，目的物を精イソギンチャクのペプチド性神経毒は Na と K チャネ

製した。

ル毒の二つに大別される。いずれも他の生物毒にはない
特異な作用機構を示すことから，イオンチャネル研究のヒダベリイソギンチャクの近縁種から精製した Toxin I

ための貴重な薬理学的試薬として，有効利用されている。

は，溶血活性を示すペプチド毒として，30 年ほど前にヒ

ま た 医 薬 品 の 分 野 で は ， カ リ ブ 海 産 の Stichodactyla

ダベリイソギンチャク Metridium senile から単離された

helianthus から単離された K チャネル毒 Sh K をモデルに

metridin と，ほぼ同一の配列をしている。Metridin は，単多発性硬化症の治療薬が開発されている。その一方で，離後の詳細な研究は行われず，溶血活性以外の報告はな

代表者はこれまでに，従来の分類に当てはまらない一次

いが，大変興味深いことに，前述の医薬品のモデル分子構造を有したペプチド毒をサワガニに対する毒性を指標となった Sh K と相同性を有している。しかしながら，Shにして，数多く単離してきた。本研究では，これまでにK において K チャネル毒性の発現に重要とされているア

単離した新規ペプチド毒の作用機構を電気生理学的手法

ミノ酸残基を一部欠いているなど，従来のイソギンチャにより解明し，研究用試薬あるいは医薬品のリード化合

クの K チャネル毒とは明らかに系統が異なる配列であり，物としての有効利用を図ることを目的としている。

その作用機構の解明が望まれる。

本年度は，サワガニに麻痺活性（反転させても起き上

一方，ムラサキハナギンチャク由来の Cf I は，非常にがれなくなる状態）を示した二つの新規ペプチド毒（ヒ多くの生物種から単離されている増殖因子 granulin と高ダベリイソギンチャク近縁種由来の Toxin I，ムラサキハ

い相同性を有している。Granulin ファミリーは増殖因子

ナギンチャク由来の Cf I）の作用機構の解明を目的としとしての機能以外にも，抗菌活性やトロンビン阻害活性て，毒成分の精製を行った。

など多様な生理活性を有することで知られているが，これまでに毒として機能している報告はない。

毒成分の精製は，試料をホモジナイズし，その一部を5 倍量の水で抽出して粗抽出液とした。粗抽出液をサワ

現在，精製した毒成分について，アフリカツメガエルのガニに対する致死や麻痺といった毒性を指標にして，サ卵母細胞に発現させた Kv1.2, 1.3, 1.4, 2.1, 3.4, hERG, Kir にイズ排除クロマトグラフィー（Sephadex G-50）および逆対する作用を2 本刺し膜電位固定法によって解析している。

2．陸上進出に伴う環境変化と動物のもつ体性感覚受容の仕組み齊藤修，浅野麻己子（長浜バイオ大学バイオサイエンス学部）
久保義弘（生理学研究所）

本 研 究で は，外 界 侵害 刺激の 主 要セ ンサー である

不明瞭な緩徐な高温活性化」は，有尾両生類から陸上動TRPV1 及び TRPA1 が，動物の陸生化に伴いどう機能変物型に変化したと考えらえれた。一方，アホロートルは化したかを明らかにする。これまでの TRPA1 の解析によ

16℃-20℃の水温に適応している為，この TRPA1 の高温り，水中生活する魚類の TRPA1 は閾値が不明確で徐々に

閾値は比較的高く，水温適応には TRPV1 が機能している

高温活性化される特性を持ち，高温閾値を持つ陸上動物のかもしれないと考えられ，本年はアホロートル TRPV1型 TRPA1 とは異なることが示唆されている。また，有尾の単離・機能解析をまず試みた。

両生類アホロートルの TRPA1 の研究では，41℃付近に閾

アホロートルの EST データベースに見出された TRPV1

値をもつ高温応答性が検出され，魚類 TRPA1 の「閾値が様配列を頼りにアホロートル全長 cDNA を単離し，配列136

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告を決定した。しかし，取得された配列は，分子系統的に高いと考えられた。また，温度応答性について解析する

は TRPV2 に近く TRPV1 ではないと考えられた。そこで，と，顕著な高温応答性を示し，約 31℃に明確な閾値をも次に既知の各動物の TRPV1 間の保存アミノ酸配列（膜貫つことが明らかになった。この閾値温度は，これまで報通部）を元に Seebacher ら(2007)が設計したプライマーを告された TRPV1 の高温閾値で最も低いものであり，アホ用いた混合プライマーPCR により，更にアホロートル

ロートルの低温適応性によく一致すると考えられた。

TRPV1(axTRPV1)を探索した。そして，前述の TRPV2 とまた，昨年に引き続き魚類 TRPV1 の機能解析を行っは異なる新たな分子の全長 cDNA を単離した。配列決定

た。これまでの研究で，メダカの 2 種の TRPV1（olTRPV1aの結果，この axTRPV1 cDNA は典型的な TRPV1 をコーと b）の内，olTRPV1b が浸透圧応答性を示すことが分かっドし，そのアミノ酸配列は，ニシツメガエル TRPV1 に高ていた。即ち，両生類以上で TRPV1 から分岐した TRPV2

い相同性（71％）を示した。よって，やはり魚類に存在の浸透圧応答性が魚類のメダカの TRPV1 には備わっていしない TRPV2 は両生類以上で TRPV1 から分岐したと考ると考えられた。そこで，ゼブラフィッシュの TRPV1 にえられた。次にこの cDNA をカエル発現ベクターに組みも浸透圧応答性があるかを検討した。結果，メダカ同様

込み機能解析を試みた。結果，axTRPV1 の capsaicin，2-の浸透圧応答性が検出され，TRPV2 を持たない魚類

APB，酸に対する応答が検出された。特に，capsaicin に

TRPV1 の共通の性質と考えられた。

対する感度は，ラットより低いが，ニシツメガエルより

3．Ca チャネルのカルモジュリンによる調節機構
亀山正樹，徐建軍，蓑部悦子，高青華（鹿児島大学大学院医歯学総合研究科）

久保義弘，立山充博，下村拓史（生理学研究所神経機能素子研究部門）

Cav1.2 型 Ca チャネルとカルモジュリン（CaM）の結合りのモデルを得た。さらに，それらのモデルにおけるアミを，分子構造シミュレーションプログラムを用いて検討しノ酸レベルでの相互作用を FastContact で解析し，結合エ

た。
使用したプログラムは，
I-TASSER，
ClusPro，
FastContact，

ネルギーの低い組み合わせ11 モデルを得た。
この中から，

PyMol，Igor Pro などであった。

preIQ や IQ ペプチドと CaM の結合を蛍光偏光法により調先ず，Ca チャネルの C 末部にある CaM 結合領域 preIQ-

べた過去の報告（Evans et al., 2011）を参照して，最も可能IQ のペプチドの構造モデルを I-TASSER で４つ選び，ま性の高いと思われる結合モデル２つを得た。
そのモデルは，た，CaM の構造を Protein Data Bank から５つ取得し，４x

preIQ-IQ ペプチドの IQ 部分と CaM の N 末部および C 末

５通りのドッキングシミュレーションを ClusPro で行い，部が parallel に結合する様式であった（図参照）。

高い score の結合モデルをそれぞれで３つ選び，合計 60 通137

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告4．原発性アルドステロン症における腎障害機序の解明
笹野公伸（東北大学大学院医学系研究科病理診断学分野）
大野伸彦（自治医科大学解剖学講座組織学部門，生理学研究所分子細胞生理研究領域）
高木孝士（昭和大学医学部解剖学講座顕微解剖学部門）
山﨑有人（東北大学大学院医学系研究科病理診断学分野）
尾形博子（東北大学病理診断学分野）
原発性アルドステロン症（PA）は全高血圧の 5-10%を出し観察した。その際に撮像した代表写真 1 枚を添付資占める最も頻度が高い内分泌疾患であり，心血管障害の料として提出する。本研究計画は引き続き継続する予定

合併頻度は本態性高血圧症より極めて高い。本研究計画であり，同様の試料作製過程を用いて，ヒト腎組織ではは PA 症例に対し副腎摘除術施行時に鏡視下腎生検を施

血管極の硝子化の観察，糸球体の肥大等の観察を行う予行し，先端電子顕微鏡を用いて，アルドステロンの腎障定である。副腎組織についてはミトコンドリアの形状を害の詳細な障害部位，機序を解明する事を目的としてい画像解析ソフト（Microscopy Image Browser）によるセる。実際に成人 PA 症例において副腎摘除術施行時に採グメンテーション化の後，行う予定である。

取された腎生検組織および副腎組織を透過型電子顕微鏡（TEM）による超微形態学的な通常観察用の試料と 3 次
元的超微形態学的解析用の試料に分け，生理学研究所のミクロトーム組込み型走査電子顕微鏡(SBF-SEM)により連続切片画像取得と 3 次元再構築を行い，腎糸球体構成細胞（特に内皮細胞）および尿細管細胞におけるミトコ
ンドリアの形状や体積，尿細管間質におけるマトリック
ス産生，副腎においてはミトコンドリアや小胞体の形状等について 3 次元的超微形態解析を行う事を目的としている。本年度は 3 回の来所にて，ヒト組織を扱う前段階の先行研究としてマウスより採取した諸臓器の組織を用いて，3D SBF-SEM の観察に最適化な試料作製および撮像方法につき実施，検討した。
マウスより採取した腎組織を浸漬固定し，ブラックカー
ボンを含むエポン樹脂に包埋後，3D SBF-SEM にて観察を行った。特に糸球体に着目し，血管極周囲の領域を描

5．バリア蛋白質による Na 輸送調節機構の解明
石塚典子（静岡県立大学食品栄養科学部）
古瀬幹夫（生理学研究所）

タイト結合（TJ）は上皮細胞同士が最も密に結合した

TJ の主要な構成タンパク質であることが示されている。

部位であり，物質の透過を制限するバリア機能や，傍細クロージンファミリーは 20 を超えるメンバーで構成され，胞経路のイオンなどの選択的透過性に寄与している。2 細多くの上皮細胞では複数のタイプのクロージンが発現し胞間の接着に関してはクロージンファミリーが同定され，ている。TJ では複数のクロージンが複雑に組み合わさっ138生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告てイオン透過性やバリア機能を調節していると考えられtTJ）の調節機構については tTJ に特異的に発現するタンているが，個々のクロージンの役割については明らかにパク質として LSR が同定されているが，未だその生理機されていない。本研究では，内因性のクロージンを欠損

能に関しては不明な点が多い。予備的検討において，LSRさせた細胞に，クロージン 2, 3, 7, 10b, 15 を単独で発現さの腸管特異的ノックアウト（cKO）マウスでは野生型とせ，それぞれのイオン透過性を検討した。クロージン 2,

比較して，小腸上部での栄養素吸収の低下や，TJ の Na

10b または 15 を発現させた細胞では Cl 透過性より Na+

透過性の低下が観察されている。これらの LSR 欠損によ透過性が高く，クロージン 2, 10b, 15 が陽イオン選択性をる変化は，Na+/H+交換輸送体（NHE3）や Na 依存性栄養持つことが示唆された。クロージン 3 または 7 を発現さ

素吸収輸送体など栄養素吸収細胞に存在するいくつかのせた細胞では Na+および Cl-の透過性は共に低く，クロー

輸送体が影響している可能性が高い。そこで，マウス小ジン 3, 7 がバリア機能を担っている可能性が示された。

腸を用いて NHE3 の免疫組織染色を試みたが，現時点で今後，他のクロージンや，２つ以上の組み合わせについ

明瞭な染色像が得られていない。引き続き染色条件などても検討していきたいと考えている。

を検討していく予定である。

-

また，3 つの細胞が合わさる部分（トリセルラーTJ：

6．タイトジャンクション形成と負荷張力との関係の形態学的解析
米村重信（徳島大学・大学院医歯薬学研究部）
電子顕微鏡観察試料として凍結割断レプリカを作製を術研究支援基盤形成）先端技術基盤支援プログラム「先する共同研究であったが，試料調製に必要な凍結割断装

端バイオイメージング支援プラットフォーム」の電子顕置が故障したため，期間内に実施できなかった。担当部

微鏡支援（福井大学）の紹介を受け，応募のうえ採択さ門教授より，同じ装置で凍結割断レプリカを作製していれたので，同プラットフォームにて実験を行った。

る文部科学省科学研究費助成事業・新学術領域研究（学7．細胞境界の湾曲構造形成のメカニズムの解明
三浦

岳，杉原

圭（九州大学）

上皮細胞のシートは細胞間接着装置によって細胞が密造というよりもさまざまな周波数成分が混合したパターンに結合することで形作られる。この際，腎尿細管など一だった。また，固定したパターンが生じるのではなく，生部の細胞では，細胞接着装置に特徴的な湾曲が見られる

体由来の揺らぎで変形を続けるダイナミックな構造である

ことがある。この様な湾曲構造は上皮を介した物質輸送

ことも明らかになった（図 a,b）。さらにフーリエ変換での調節に用いられていると考えられているが，その生成周波数特性を見ると，両対数グラフで波数と周波数成分のメカニズムは明らかではない。本研究では，細胞生物学

振幅の間で傾き１の直線になることがわかった（図 c）。

的手法と数理モデリングを組み合わせて，細胞境界の湾

さらに，このようなパターンを生じるモデルとして曲構造形成のメカニズムを解明することを目的とする。

Edwards-Wilkinson 方程式

まず，古瀬研究室で所有する ZO1-EGFP を発現する
MDCK 細胞で，湾曲構造形成のダイナミクスの観察を行った。細胞培養系で生じる湾曲構造は基本的にはオーバーハ
ングが存在しないので一次元とみなすことができ，周期構を用い，ダイナミクスを再現した。この方程式は，各時139生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

刻に入るノイズが継続的に膜を変形させるが，膜が長さ

また，このようなオーバーハングがあるような系では単を元に戻そうとすることで変形が緩和されるような系で純に高さ関数で一次元の系とみなすことができない。そある。さらに Edwards-Wilkinson 方程式から生成されるパ

こで，弧長 s と局所曲率 κ を用いた Edwards-Wilkinson 方

ターンの周波数の標本平均の周波数特性は，観察された

程式と同等の支配方程式

特性と同等であることを数理解析で示した。
生体内の腎尿細管では細胞境界はもっと極端な湾曲を示す（図 d）。このメカニズムを探るため，まずマウスの各発達段階の腎臓の免疫染色を行なった。これは杉原が生理研の古瀬研究室を訪問して技術指導を受け，九州大を導出した。現在，数値的にこの支配方程式の周波数特学内でマウスの胎児を用いてデータ取得を行なっている。

性を調べている。

8．軟骨魚類の温度受容体 TRP ファミリーの機能解析
小竹純可，勝齋藤

義直（北海道大学大学院理学研究院）

茂・富永真琴（生理学研究所／生命創成探究センター）

温度受容体である TRP ファミリーは無脊椎動物から脊などの分子進化メカニズムはいまだ不明である。私たち

椎動物まで幅広く発現しており，生体内の恒常性維持にの研究グループは，昨年度の共同研究において軟骨魚類

重要な機能を発揮すると同時に，ヒトでは疾患とも関連であるゾウギンザメの TRPV１と TRPV3 の機能を調べ，があることが分かっている。しかし，脊椎動物の進化に

カプサイシンなどの化学物質による応答を明らかにした。

際して TRP ファミリー遺伝子がどのように出現したのか，

今年度は，ゾウギンザメの TRPV1，TRPV3，TRPV4 の機

どのように生理機能を獲得するようになったのか，種間能解析をさらに進めた。まず TRPV1 では，活性化温度閾

による感受する温度の差異はどのようになっているのか，

値をアレニウスプロットを用いて解析した。その結果，

140

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

ゾウギンザメ TRPV1 の活性化温度は 31.4℃であることが活性化温度領域を見出せなかったが，今年度の解析によ判明した。次に TRPV4 の解析を行った。ゾウギンザメのり，ゾウギンザメの TRPV3 は熱刺激により活性化するこ

TRPV4 は，TRPV4 のアゴニストである GSK1016790A にとが判明し，活性化温度閾値は 42.2℃であることを明ら応答することがわかった。さらに温度感受性を調べたとかにした。また，TRPV3 はアゴニストであるユーカリプ

ころ，哺乳類では TRPV4 は暖かい温度域で活性化するこ

トールに応答するが，熱刺激後にユーカリプトールで処とが報告されているが，ゾウギンザメ TRPV4 は熱刺激に理するとその応答が大幅に増強されることがわかった。

は応答しなかった。TRP ファミリーの中には低温刺激で今回，軟骨魚類の TRP ファミリーの解析を行い，温度活性化する TRPM8 のようなタイプが存在することからや化学物質に対する応答に関する興味深い成果を上げる

低温刺激の影響を調べてみた。その結果，低温刺激に対ことができた。この成果は，軟骨魚類 TRP ファミリーのして活性化するというこれまで TRPV4 では報告されてい解析の世界に先駆けた成果であるとともに TRP ファミリー

ない興味深い特性を明らかにした。TRPV1 の解析と同様遺伝子の分子進化の解明にとって重要な成果であると考に活性化温度閾値を調べたところ，20.4℃を示すことが判えている。

明した。さらに TRPV3 の解析を行った。昨年度は明確な9．皮膚表皮バリア形成における生理学的解析松井毅（国立大学法人理化学研究所 生命医科学研究センター 皮膚恒常性研究チーム）
鈴木喜郎，富永真琴（生理学研究所／生命創成探究センター）

陸上生物の皮膚の表面は，表皮組織と呼ばれる重層扁平培地中のカルシウムイオン濃度が高いことが必要であるこ上皮組織に覆われている。表皮は基底層，有棘層，顆粒層，とが明らかとなった。このことは，これまで報告されてき角質層の主に 4 層から構成され，最上層の死細胞からなるた，ケラチノサイトの分化が高カルシウイオン濃度で誘導角質層によって気相-液相バリアが形成されている。
このバ

されること，表皮上層ではカルシウムイオン濃度が高く維リアによって，私達は，陸上気相環境での生育が可能にな持されていることと一致する。また，これまで塩基性物質

り，個体内の恒常性が保たれている。しかしながら角質層として染色されていた顆粒層細胞内におけるアモルファス

がどのようなメカニズムで細胞死が起き，どのように形成なケラチン繊維の集合体であるケラトヒアリン顆粒が光学されていくのかは依然として不明の部分が多い。

顕微鏡下で観察された。化学固定によりこの構造がどのぐ

そこで，in vitro において，1 細胞レベルでその細胞死（角らい保存されているのか，
どのようにこれら構造が消失し，質化）を解析できる系を構築し，その分子メカニズムを明

角質層内の高密度ケラチンネットワークが形成されるのからかにすることを試みている。これまで，マウス表皮顆粒

が，高解像度で観察できることが明らかとなった。
さらに，これらの in vitro における角化解析を制御する層の分離法，培養法を開発し，顆粒層初代培養細胞の性状

細胞膜上の因子を明らかにするためにパッチクランプ法に解析を行ってきた。
分離した顆粒層細胞は，通常のアポトーシスではないた

よる膜電流測定系にさらに温度変化を加えた解析もことがめ，細胞膜の破綻をモニターできる核 DNA 染色試薬の可能になり，どのような温度感受性 TRP チャネルが細胞

DRAQ7 を用いて観察した所，細胞死が起きるためには，

内カルシウムイオン変化に関わるのかを解析中である。

141

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

10．脳の冷温度感受性 TRPM8 チャネルによる体温調節機構
Erkin Kurganov, Seiji Miyata（Kyoto Institute of Technology, Department of Applied Biology）
Makoto Tominaga（National Institute for Physiological Sciences, Division of Cell Signaling）
Temperature sensation is vital for animals to adapt various

expressing neurons by immunohistochemistry using a GFP

conditions. Although thermosensation through periphery nerve

antibody in the several regions of the hypothalamus including

endings has been well studied, brain temperature sensing is

medial preoptic nucleus (MPA), lateral septal nucleus (LS),poorly understood. Recent studies have shown that warm-

and axonal terminalis of the median eminence (ME) of thesensitive neurons are present in the preoptic area (POA) thattransgenic TRPM8GFP mouse brain. We also found that

express transient receptor potential melastatin 2 (TRPM2) ion

TRPM8-expressing neurons are both inhibitory and excitatory

channel in the hypothalamus activated by increasing brainneurons. These findings show that TRPM8 is expressed in thetemperature. However, less is known about cold-sensitive

hypothalamus and functions as a cold sensor in the brain.

neurons in the brain. We found the presence TRPM8-

11．温度生物学を用いた難治性てんかんへの新規治療法の確立
藤山雄一，森尚昌，森山博史，鈴木倫保（山口大学大学院医学系研究科 システム統御医学系学域 脳・神経病態制御医学領域 脳神経外科学分野）
鈴木喜郎，富永真琴（生理学研究所／生命創成探究センター）
両研究室ではこれまでに，難治性てんかん患者に対すベータ波）を解析し，イシリンの効果を評価した。また，る局所脳冷却の抗てんかん作用を報告してきた。しかし

TRPM8 拮抗薬である AMTB はイシリン注入直前に注入ながら脳温度制御による抗てんかん作用を薬剤で代替しし，TRPM8 単独の抗てんかん作用を検討した。その結果た研究は極めて少ない。そこで今年度は先行研究で有効

イシリンは皮質温度を変化させることなく用量依存的にであった冷却温度 15℃で活性化する Transient Receptor

てんかん様異常脳波を抑制した。特に，3 mM のイシリン

Potential (TRP) チャネルのうち，TRPM8 チャネルの活性投与は PG 誘発性てんかん様異常脳波のスパイク振幅，化が抗てんかん作用を有するかペニシリン G (PG) 誘発

持続時間，発火頻度をいずれも抑制し，てんかん様異常

てんかんモデルを用いて検討した。

脳波により増加した各周波数帯別パワーを基礎律動レベ

S.D.系雄性ラットの皮質に PG を注入し，皮質焦点型てルまで抑制した。これらのイシリンの効果は TRPM8 拮

んかんモデルを作製した。TRPM8 および TRPA1 作動薬

抗薬である AMTB 投与によって消失した。TRPM8 作動であるイシリンを PG 注入 90 分後に投与し，ECoG およ

薬は新規抗てんかん薬の候補となる可能性を示した。今び皮質温度を 4 時間記録した。PG により誘発されたてん

後，TRP チャネルを介した分子メカニズムを明らかにし，

かん様異常脳波のスパイク振幅，持続時間，発火頻度お将来の臨床では冷却と薬物治療の両輪での治療を目指し

よび各周波数帯別パワー（デルタ，シータ，アルファ，

ていく。

142

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

12．TRPV4 の味細胞における温度感受性への関与
中野（安松）啓子，岩田周介，二ノ宮裕三（九州大学／五感応用デバイス研究開発センター）
富永真琴（生理学研究所／生命創成探究センター）【目的】温度は味覚に強い影響を及ぼす。甘味，うま【結果】現在のところ TRPV4-KO マウス 2－3 匹，そ味，苦味を受容する味細胞には TRPM5 が発現し，約 35℃の正常型マウスである C57BL/6 マウス（B6）1－6 匹の全をピークに細胞興奮性を変化させ，味応答の温度変化を神経線維束応答記録を得た。図に示すように，B6 マウス

もたらす。しかし，温度変化は甘味応答で最も顕著にみと比べて TRPV4-KO マウスで応答が減少している試験溶られることから，新たな分子の関与の可能性も示唆され

液は，MPG+IMP と，0.3 M, 0.5 M sucrose で，特に 35℃ていた。最近，類似の温度特性を持つ TRPV4 の阻害剤が溶液を比較すると，減少は著しい。現在のところ統計的

甘味温度変化に影響を可能性が示唆され，TRPV4 の関与な有意差は無いが，例数が増えると有意差が出る可能性の可能性が浮上した。そこで本研究では，TRPV4-KO マはある。
上記以外の溶液では減少傾向はみられなかった。

ウスの鼓索神経応答記録によって TRPV4 の味細胞におけ【考察】現在までの結果から sucrose および MPG+IMPのみに特異的に TRPV4 が関与する可能性が示唆された。

る温度感受性への関与を検討した。
【方法】通法に従い麻酔下で TRPV4-KO マウスおよびSucrose のような甘味溶液は T1R2+T1R3 によって受容さその正常型マウスの右側鼓索神経を露出し，全神経線維

れ，MPG+IMP は T1R1+T1R3 によって受容されることが

束応答はインテグレーターを経由してコンピュータ

過去に報告されており，T1Rs 特異的な応答に TRPV4 がPowerLab 上に記録した。試験溶液（味刺激）には 5 mM

関与する可能性が考えられる。今後の課題としては T1Rs

HCl, 0.1 M NaCl, 0.1 M monopotassium glutamate (MPG) ,発現細胞では TRPM5 及び TRPM4 と TRPV4 が相互に関

MPG と 0.5 mM IMP との混合液，0.02 M quinine HCl, 0.3

与する可能性があるため，TRP チャネル間の相互関係を

M, 0.5M sucrose について，それぞれ 25℃，35℃に調整し明らかにし，そこから TRPV4 のみの機能を明らかにするた水溶液を舌に与えた。

必要があると思われる。

143

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

13．筋組織におけるイオウ呼吸の生理的意義の解明
赤池孝章（東北大学大学院医学系研究科），澤智裕（熊本大学大学院生命科学研究部）

守田匡伸（東北大学大学院医学系研究科），居原秀（大阪府立大学理学部）

我々は，活性酸素や，活性酸素に由来する親電子性のを曝露し続けたマウスは行動や心機能に全く異常を示さ高い物質（親電子物質）の代謝・消去に働く内因性求核なかったものの，大動脈狭窄による圧負荷を施した後の物質として，活性イオウ分子種（Cys パースルフィドな生存率が著しく悪化し，かろうじて生き残ったマウスのど）の存在を世界に先駆けて発見し，その主たる生成酵

心機能も著しく低下することがわかった。
以上より，Drp1

素がミトコンドリア型 Cys tRNA synthetase (CARS2)であポリイオウ鎖のイオウ枯渇によるミトコンドリア過剰分ることを見出した。本研究では，CARS2 由来の活性イオ

裂が心筋のストレス抵抗性を減弱させる要因となる可能

ウ種が心臓のストレス抵抗性に及ぼす効果を西田研究室性を示した（Nishimura et al., Science Signal., 2019）。
さらに，Drp1 ポリイオウ鎖の枯渇により Drp1 活性がとの共同研究により解析した。
CARS2 欠損 HEK293T 細胞株において，ミトコンドリ

上昇する機構についても検討した。西田研究室との共同

ア長の短縮および数の減少が観察されたことから，心臓研究により，虚血（低酸素）ストレス下において，Drp1

におけるミトコンドリア品質管理における活性イオウのは細胞骨格アクチン結合タンパク質フィラミンと相互作役割を解析した。水俣病の原因であるメチル水銀を，神用すること，フィラミンが Drp1 のグアニンヌクレオチド

経毒性を発症しない低濃度で 1 週間マウスに曝露させる

交換因子（GEF）として機能することで Drp1 活性を増加と，マウス心室筋のミトコンドリアが過剰に分裂していさせることを見出した（Nishimura et al., Science Signal.,

ることがわかった。そこで，ミトコンドリア分裂促進 GTP

2018）。そこで，MeHg 曝露心筋細胞における Drp1 とフィ結合タンパク質 dynamin-related protein 1 (Drp1)の Cys ポ

ラミン相互作用を調べたところ，Drp1 ポリイオウ鎖のイ

リイオウ量を我々が開発したケミカルバイオロジー技術

オウ枯渇に伴ってフィラミンとの相互作用が増強するこを用いて計測したところ，MeHg 曝露により心筋 Drp1 のとが明らかとなった。以上の結果は，タンパク質 Cys パー

ポリイオウ量が有意に減弱することを見出した。これにスルフィドが心筋のストレス抵抗性を制御する重要因子

伴って Drp1 活性が有意に増加し，結果的にミトコンドリとなることを強く示唆している。

ア分裂が促進することも明らかにした。低濃度の MeHg

14．真核生物における RNA 分解制御機構の解明
細田

先に我々は，mRNA の 3’末端ポリ A 鎖短縮化を介し直（名古屋市立大学大学院薬学研究科）

いる。

たジェネラルな mRNA 分解機構，および急速なポリ A 鎖

非正準ポリ A ポリメラーゼとして PAPD７種（PAPD1

短縮がもたらす特定の mRNA における分解調節機構を明〜7）が知られていたが，ごく最近 FAM46 が新たにポリらかにしてきた。さらに，細胞質においておこるポリ A

A ポリメラーゼの酵素活性をもつことが報告された。

鎖伸長が特定の mRNA 発現調節に寄与することを見出し

FAM46 はヌクレオチド転移酵素ファミリーに属しており，た。転写と共役しておこるポリ A 鎖伸長に機能する正準

FAM46A, B, C, D の 4 種が知られている。まず，蛍光免ポリ A ポリメラーゼに加え，それ以外で機能する非正準

疫染色により細胞内局在を解析したところ，いずれも細ポリ A ポリメラーゼが多種知られている。非正準ポリ A

胞質に局在していた。MS2 融合 FAM46 発現ベクターを

ポリメラーゼが細胞質ポリ A 鎖伸長の役割を担うと想定作製し，mRNA の 3’非翻訳領域 MS2 結合 RNA 配列にされるが，その詳細については不明な点が多く残されて

FAM46 を繋留したときのポリ A 鎖長について解析した。

144

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

FAM46A〜D いずれの繋留においても顕著なポリ A 鎖長

はじめとした RNA 結合タンパク質，およびポリ A 鎖結の伸長が観察され，この伸長はヌクレオチド転移酵素活合タンパク質 PABPC1 との特異的な相互作用が認められ性中心の変異により完全に抑制された。
以上の結果から，た。PAPD と FAM46 は mRNA の 3’末端ポリ A 鎖近傍

FAM46 は細胞質において標的 mRNA 特異的にポリ A 鎖において，は PABPC1 とともに複合体を形成し，ポリ Aを伸長するポリ A ポリメラーゼであることが明らかとなっ

鎖伸長に機能すると示唆される。
各ポリ A ポリメラーゼが標的とする mRNA，およびこた。
次に，PAPD1〜7 および FAM46A〜D の相互作用因子

れらを識別するマシナリーを明らかにすることにより，を，LC-MS を用いたショットガンシークエンスおよび特細胞質ポリ A 鎖伸長の生理的意義が解明されると期待さ異的抗体を用いた検出により同定した。PAPD およびれる。

FAM46 の両者において，LARP ファミリータンパク質を15．マウス心筋前駆細胞 ACMs の起源および生理的意義の解明
尾松万里子（滋賀医科大学
西田基宏（生理学研究所

医学部医学科生理学講座

生体機能調節機能領域

細胞機能生理学部門）

心循環シグナル研究部門）

ター下流に AcGFP を連結した cTnT-AcGFP ベクターを

哺乳類心臓には心筋前駆細胞が存在することが知られているが，心筋組織が傷害を受けた際に組織修復を行う作製した。

可能性は低いと考えられている。我々は，マウスの心臓

ANP-AcGFP マウスの心臓を灌流固定して組織切片を作から単離した培養細胞群の中に拍動する新規の細胞を見製し蛍光顕微鏡を用いて観察したところ，GFP シグナル

出し， Atypically-shaped cardiomyocytes (ACMs)と命名しは心房組織においてのみ観察され，心室組織では見られた。この細胞の機能解析を進めてきた結果，ACMs は終なかったことから，GFP は ANP 発現細胞に特異的に発現

生にわたって心臓に存在する心筋前駆細胞の一種である

していることが確認された。次に，ANP-AcGFP マウスのと考えられた。ACMs は心室組織に存在するにも関わら心臓を酵素液で灌流し，心室筋組織から細胞を単離してず，健常な心室筋細胞には発現していないタンパク質で半固形培地中で培養した。培養 9 日目には，自発的に拍ある「心房性ナトリウム利尿ペプチド（ANP）」を発現

動する細胞（ACMs）が観察された。培養 2 週間以降に細していることに注目し， ANP を細胞マーカーとして胞を固定し， GFP あるいは ANP が ACMs に発現していACMs の心臓における局在・起源を調べ，その生理的意

るかを免疫染色によって調べた。ACM の同定は収縮タン義を明らかにすることを本研究の目的とした。

パク質である α-アクチニン（ACTN）抗体との共染色に今回，ANP 発現細胞を GFP で標識するため，ヒト ANP

よって行った。その結果，GFP 陽性および ANP 陽性細胞

プロモーター下流に AcGFP を連結したアデノ随伴ウイル

はそれぞれ ACTN を発現する ACMs であることが明らか

スベクター（ANP-AcGFP）を作製した。このベクターをになった。これらのことから，今回作製した ANP-AcGFP

1 週齢のマウスに腹腔内投与（1.0×1010 vg/個体）し，10

マウスは，ACMs の同定およびトレーシングに有効であ

週齢以降を ANP-AcGFP マウスとした。また，コントロー

ることがわかった。

ルとして，ニワトリ cTnT（cardiac troponin T）プロモー145

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第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

16．ドキソルビシン心筋症に対するアルブミン・チオレドキシン融合体の有用性評価
渡邊博志（熊本大学 薬学部 薬剤学分野）
西田健人（熊本大学大学院 薬学教育部 薬剤学分野）

上昇は観察されなかった。

ドキソルビシン(DOX)の重篤な副作用として心毒性が知られており，その発生機序については酸化ストレスのそこで，本年度においては，別の観点から HSA-Trx の関与が示されてきた。そこで我々は，内因的な抗酸化・有効性を評価した。具体的には，DOX (20 or 25 mg, i.p.)

抗炎症タンパク質であるチオレドキシン(Trx)をアルブミ処置したマウスの生存率について，HSA-Trx 投与の有無

ン(HSA)と遺伝子工学的に融合し，Trx の血中滞留性を延での比較検討を行なった。その結果，HSA-Trx 投与によ長した HSA-Trx 融合体による治療介入を試みた。

る生存率の改善効果は認められなかった。

前年度における検討では，C57BL/6J マウスへの DOX

上記の結果について，DOX による障害が過度であるた(15 mg/kg, i.p.)単回投与により心筋症を誘発し，DOX 投

め，HSA-Trx の治療効果が認められなかったと考察し，

与から 14 日後までに HSA-Trx (200 or 400 nmol/kg, i.v.)を

続いて，DOX 誘発心筋症で観察される心臓線維化を治療隔日投与することで，HSA-Trx の治療効果を心機能及び効果の指標として検討した。マウスに DOX(15 mg/kg, i.p.)

酸化ストレスの観点から評価した。その結果，HSA-Trx 投を単回投与し，14 日後において摘出した心臓に対し Sirius

与群において，DOX 誘発の体重及び心重量減少の抑制傾

red 染色を施したところ，DOX 投与による心筋間質の線向が見られたものの，統計学的有意差を示すには至らな維化が確認された。来年度以降は，DOX 誘発心臓線維化かった。また，心臓中 MDA (酸化ストレスマーカー)を定の分子機構についても精査するとともに，HSA-Trx によ量した結果，DOX 投与群において有意な酸化ストレスのる治療効果を検討する予定である。

17．皮質興奮性神経細胞サブタイプと分化時期の関係解析
畠中由美子（大阪大学生命機能研究科）
榊原明（中部大学生命健康科学部）

多様性に富む大脳皮質興奮性ニューロンは，いずれも討した。まず Neurogenin2 遺伝子のプロモーター下に皮質脳室帯の神経幹細胞から生じる。それぞれのサブタ

CreERT2 を挿入したトランスジェニックマウス（幹細胞

イプは異なる時期に生じるので，その決定には分化時期

から神経細胞へ分化が運命付けられた細胞で CreERT2 をが重要であると考えられている。一方，幹細胞からニュー発現する。遺伝学研究所 平田たつみ教授より供与）と Cre

ロンが生まれる分化様式には２つの経路がある。すなわ

依存的に組換えを起こすレポーターマウス Ai14 を交配しち，幹細胞から直接神経細胞に分化するものと，中間神た。皮質ニューロンが生じる時期に少量の薬剤を投与し，経前駆細胞を介して間接的に分化するものである。これ

時期特異的に細胞を標識した。この時，２つの分化様式

ら２つの経路と分化時期，並びにニューロンのサブタイで生じるニューロンを区別するため，チミジンアナログ

プ決定との関係は未解明である。本研究では，分化時期の EdU を複数回投与し，EdU 陰性の直接分化神経細胞

依存的に興奮性ニューロンを標識し，産生されるニューと，EdU 陽性の間接分化細胞を標識する条件を決めるこ

ロンのサブタイプを解析することで，多様性を生み出すとが出来た。この標識方法と，標識された神経細胞の層基本法則を明らかにすることを目的としている。本年度

分布，分子タイプ，またその形態解析を組み合わせるこ

は，直接神経細胞に分化する細胞と，中間神経前駆細胞とにより，２つの分化様式と細胞サブタイプ間にどの様を介して分化するニューロンが皮質の神経細胞の構成にな関係があるかを解析することが可能になった。

どの様に関わってくるかを調べるため，その標識法を検146

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一般共同研究報告

18．AMPA 型グルタミン酸受容体のシナプス内発現様式のシナプス可塑性における意義の解析
深澤有吾，黒田一樹（福井大学学術研究院医学系部門）

AMPA 型グルタミン酸受容体（AMPAR）は中枢神経系

SEM・名古屋大学医学部）により撮影後，三次元再構築の興奮性シナプス伝達の主要なシナプス後電位応答の形

し，この再構築像より各シナプス内機能ドメインの構造成を担う分子であり，そのシナプス内発現の制御機構は，情報を定量的に取得し，シナプス結合構造の構造情報評

脳の情報処理と学習・記憶の基盤であるシナプス可塑性価を行う解析系を用いて，生理学研究所・神経シグナルの発現に密接に関与している。本研究者らは AMPAR の研究部門の山肩葉子博士が作出したシナプス可塑性異常

シナプス内分布が，シナプス前後細胞の組合せ依存的に，を示す CaMKIIα 遺伝子の点変異マウスの海馬内シナプス

均一型とモザイク型の 2 種類の様式で発現することを見結合の連続電子顕微鏡像を調べた。その結果，シナプス出した。特にモザイク型発現分布は，海馬や小脳皮質，前膨大部の体積や含有シナプス小胞の数，樹状突起スパ

大脳皮質などの学習・記憶との関連性が高い脳領域のシインの体積やシナプス後肥厚部（PSD）の面積の相対比はナプス結合で観察されたことから，シナプス可塑性との野生型のシナプスと有意な違いが無いことを示す知見が関係が示唆されたが，この 2 種類の発現様式を制御する得られた。従って，シナプス結合の構造異常を伴わなく分子メカニズムやモザイク型 AMPAR 発現分布の生理的てもシナプス可塑性の異常は起こりうることが示唆され意義は不明である。そこで本研究では，生理学研究所のた。今後は，本遺伝子改変マウスの AMPAR のシナプス

種々の実験リソースを活用して，シナプス可塑性におけ

内局在を解析し，超微形態情報と受容体発現分布情報をるモザイク型 AMPAR シナプス内分布の機能的意義を明統合することで，シナプス機能と可塑的調節におけるらかにすることを目的としている。

AMPAR 発現様式の機能的意義を明らかにすると共に，シナプス可塑性異常を示す他の遺伝子変異マウスの解析

本年度は，昨年度までに確立した脳内超微細構造を収を行う予定である。

束イオンビーム搭載型高解像度走査型電子顕微鏡（FIB-

19．海馬抑制性神経細胞の入力コネクトーム解析
宮下俊雄（帝京大学
冨岡良平（熊本大学大学院

医学部）

生命科学研究部）

海馬と後部帯状皮質(Retrosplenial cortex; RSP)には二次

ます Cre 依存的な組み換えにより TVA-mCherry 及び元空間で頭の向きをコードする head direction 細胞が存在

RG を発現する逆行性ウィルスベクター(AAV2-retro)をマするなど，空間記憶や場所認知への関わりが知られていウス RSP へ微量注入により共感染させ，海馬 CA1 のる。しかし，これらの脳領域間には興奮性神経結合はな

HRGN に TVA-mCherry と RG を発現させた。 PRV はく，海馬-後部帯状皮質 GABA ニューロン(HRGN)由来のTVA 発現細胞にのみ感染する。そこで AAV2-retro ベク

抑制性結合を中心とした神経回路が構築されている。本ターの注入後 3-4 週間待ち，HRGN に十分量の TVA-

研究は HRGN へシナプス入力を持つ細胞（前シナプス細mCherry と RG を発現させたのち，GFP をレポーター遺胞）を同定することで，海馬と RSP 間の神経回路の詳細

伝子として持つ PRV を海馬 CA1 へ注入し，HRGN の前を明らかにする事を目標とした。

シナプスニューロンを越シナプス的に標識した。

前シナプス細胞の同定は，HRGN へ感染させた膜タン

実験には抑制性神経細胞特異的に TVA-mCherry 及びパク(RG)欠損偽型狂犬病ウィルスベクター(Psuedo Rabies

RG を発現させるために Vgat-ires-Cre マウスを使用した。

Virus; PRV)の越シナプス感染により行った。

9 匹のマウスを使い 6 匹は RSP に AAV2-retro を注入し，147

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第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

3 匹は異なる投射性抑制性細胞を対照実験とするために認されたことから，スターター細胞である HRGN 細胞に聴覚野へ注入した。

シナプス結合を持つ細胞を標識することができたと考えている。現在これらの標本より，GFP 標識細胞の詳細（細RSP にウィルス感染を受けた 6 匹の内 2 匹は TVAmCherry の発現が確認されず，PRV の海馬への注入後に胞型や脳内での分布）を解析中である。

は GFP の標識細胞も確認できなかった。残る 4 匹は海馬

また，今回の実験では，GFP の陽性細胞が RSP の第 5において TVA-mCherry を発現する HRGN が確認でき，層錐体細胞（本来は海馬へ投射を持たない）にも確認さこれらの内のいくつかに GFP の発現が認められた事より，れたことから，HRGN 以外にも意図しない PRV の感染が実験上のスターター細胞を確認できた。

示唆された。現在，異所的なスターター細胞の同定を進

これらのサンプルでは，海馬 CA1 錐体細胞や非錐体細めている。また，これらより今後の実験手技（特にウィ胞に GFP の発現が確認され，海馬外では嗅内野や中隔核

ルス注入時）に改善が必要であると考えられた。

などいわゆる海馬へ神経投射を持つ領域に標識細胞が確20．視線制御に関与するニューロン・神経回路特性
齋藤康彦（奈良県立医科大学）
吉村由美子（視覚情報処理研究部門）

視覚を適切に働かせるには視線を保持することで視覚

TVA, AAV6-CAG-SADcvsG, こ の ウ イ ル ス に 感 染 し た

対象を網膜上で静止させる必要がある。視線保持には脳ニューロンは GFP の黄緑蛍光を発する）を注入した。4

幹の神経積分器（NI）と呼ばれる脳領域（舌下神経前位

週間後に麻酔下において同じラットの PHN や MVN に核（PHN），カハール間質核（INC））が重要であり，水Rabies ウイルス（EnvA-RABVΔG-RFP，このウイルスに平系は PHN が，垂直系は INC が関与している。NI につ感染したニューロンは RFP の赤色蛍光を発する）を注入

いてはこれまでモデルを用いた理論的研究はあるものの，した。5 日の生存期間の後，かん流固定し，脳組織標本をその実体については十分な知見が得られていない。我々

蛍光顕微鏡で観察した。その結果，PHN と MVN におい

は，NI のニューロン・ネットワーク基盤を明らかにすべて GFP と RFP を共発現するニューロンが観察され，INC

く，NI の機能に重要であると考えられている NI から前において RFP 陽性ニューロンが観察された。この結果か

庭小脳への神経ネットワークについて研究を行っている。

ら，
前庭小脳に投射している PHN もしくは MVN のニュー

これまでの我々の研究により，PHN から前庭小脳へは直ロン（GFP を発する）に単シナプス結合する入力細胞は，接投射しているが，INC からは前庭小脳に直接には投射

RFP を発する INC のニューロンであることが明らかにしていないことを示唆する知見を得た。INC へは PHN かなった。
この結果は我々の仮説を支持する結果であった。

らの神経連絡が密にあることなどから，我々は，INC か

今回 AAV6 を用いたが，十分な数の GFP を発する起始ら前提小脳への神経連絡は直接の投射ではなく，PHN や細胞（starter cell）を観察することができなかった。この内側前庭神経核（MVN）を介した投射が生じているのでことは，AAV6 は軸索終末からの感染が弱かった可能性はないかという仮説を立てた。本年度はこの可能性を検が考えられる。そこで，今後は AAV6 よりも感染力が強証することを目的とした。生後 7 週齢の Long-Evans ラッいとされる AAV2-retro を用いて，今回得られた結果を再トにイソフルラン吸入麻酔を施し，ガラス電極を用いて検討するとともに，多くの starter cell を同定しすること

前庭小脳（小節・虫部垂）に AAV6 (AAV6-EF1a-GFP-2A-

でその分布などを明らかにすることを目標とする。

148

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第 40 巻（Dec,2019）

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21．細胞系譜依存的シナプス形成における NMDA 受容体の役割を解明する
足澤悦子，八木健（大阪大学大学院生命機能研究科）
吉村由美子（生理学研究所）

マウスバレル皮質の興奮性神経細胞間に形成される双脳スライス標本を作製し，GFP を発現する大脳皮質バレ

方向性シナプス結合は，細胞系譜に依存して形成される。

ル野４層の星状細胞からダブルホールセル記録を行った。

また細胞系譜依存的な双方向性シナプス結合は，ヒゲか

その結果，NR1 を欠損した星状細胞間において細胞系譜

らの感覚入力依存的であることが明らかになった。本研

依存的な双方向性結合が有意に減少していることが明ら究課題では，細胞系譜依存的な双方向性シナプス結合のかになった。また，野生型キメラマウスにおける解析で形成に NMDA 受容体が必要かどうかを検証することを目明らかになっていた生後 15-16 日齢から生後 18-20 日齢的とした。マウスの大脳皮質形成は胎生期 9 日ごろ始まにかけて起こる一方向性結合の減少が NMDA 受容体依り，単一の神経幹細胞から大脳皮質にカラム状に分布す存的であるかどうかを検証した。その結果，NR1 を欠損る約 600 個の神経細胞が分化する。
細胞系譜の可視化は，した星状細胞間において細胞系譜依存的な一方向性結合の蛍光タンパクを発現する iPS 細胞を野生型マウスの胚盤減少は観察されなかった。この一方向性結合の減少はヒゲ胞に移植することで可能になる。本研究課題では，NMDA

からの入力依存的であることが明らかになっているため，受容体欠損の影響を調べるために NR1 欠損マウスから緑

感覚入力による活動依存的に NMDA 受容体が活性化し，色蛍光タンパクを発現する iPS 細胞を樹立し，野生型マ

シナプス除去を引き起こしていることが示唆された。

ウスの胚盤胞へ移植することでキメラマウスを作製した。

今後は，NMDA 受容体を介した細胞系譜依存的双方向

ヒゲからの感覚入力依存的に双方向性結合が形成される性結合形成および一方向性結合減少の分子メカニズムの生後 15-16 日齢のキメラマウスから大脳皮質を含む急性解明を目指す。

22．大脳皮質視覚野における反応選択性を担う分子機構
山本亘彦（大阪大学）

大脳皮質視覚野において個々のニューロンは特定の視（アデノ随伴ウィルス）をラット大脳視覚領に導入した。

覚刺激に選択的に反応する。この反応選択性は神経回路

このラットを縦縞（または横縞）のみの視覚環境に短時網によって生み出され，その回路網の形成は発生プログ

間曝した後に，視覚領より大脳皮質切片を切り出し，急ラムによる自律的・先天的要因と視覚環境に由来する神性切片標本を作製した。これらの実験では遺伝子導入お経活動依存的な後天的要因によって制御されると考えら

よび切片作成時はイソフルラン麻酔を行い，動物の苦痛れている。いずれの場合も特定の遺伝子発現調節が鍵にを軽減するように留意した。縦縞（あるいは横縞）刺激なる。すなわち，同じ反応選択性を有する細胞に共通のに反応したニューロンと反応しなかったニューロン，す遺伝子発現が生ずることが想定される。本研究ではこのなわち Venus 陽性細胞と陰性細胞を蛍光顕微鏡下で識別仮説を検証するために，神経活動によって励起される遺し，ガラスピペットにより一つずつ採取した。得られた

伝子プロモーター下に蛍光タンパク質の遺伝子を配置しVenus 陽性と陰性細胞それぞれから SMART-seq を用いたベクターを視覚野細胞に遺伝子導入することにより，て，シングルセルレベルで mRNA の抽出，逆転写，PCR

同じ視覚刺激に応答する細胞集団を標識し，その細胞集増幅を行なった後，次世代シーケンサーによるトランス

団特有に発現する遺伝子を解析した。

クリプトーム解析（RNA-seq）を行った。得られた Venus

まず，神経活動に応答する最初期遺伝子 Arc プロモー

陽性と陰性細胞（いずれも約 10 個ずつ）における遺伝子

ター下に蛍光タンパク質 Venus の遺伝子を置いたベクター

発現の差異を統計的に調べた結果，Venus 陽性細胞で有149

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第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

意に発現が上昇する遺伝子が多数見出された。この中に期大脳皮質及び RNA-seq のために細胞を採取した急性スは，細胞外に放出され軸索や樹状突起形成に関すること

ライス標本で In situ hybridization によって検証し，候補分が知られている遺伝子も含まれ，回路形成との関連性が子の発現様式を研究しているところである。

示唆された。さらに，得られた候補遺伝子の発現を発達

23．顔を手がかりとした他者の情動理解における上丘の役割の解明
高橋真有（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科）
磯田昌岐（生理学研究所システム脳科学認知行動発達機構）

中脳の上丘は，視覚情報処理と眼球運動制御の中枢とサルにまず単純な 12 方向への視覚誘導性サッケードとされ，多くの研究がなされている。上丘は７層の層構造

固視の訓練を行い，その上で様々な顔情報を持つ指標にを持ち，主に浅層ニューロンが視覚入力を受け，その情対するサッケードの訓練を行っている。今後，上丘から報が中間層〜深層の出力ニューロンに伝えられ，運動出のニューロン活動記録のための電気生理実験を行うため，

力信号が脳幹のサッケードジェネレータに送られると考準備を行っている。具体的には，上丘浅層，主に II 層のえられている。従来の研究では，比較的単純な視覚刺激

ニューロンでの視覚入力の空間周波数特性を解析する。

（例えばスポット光）を用いて上丘ニューロンの応答特さらに visual map 上での near-foveal region と extra foveal

性を解析する方法が主流であった。一方で，上丘は，顔region での反応の違いを検討する。それらのデータをもの低空間周波数成分を手がかりに，他者の情動理解にもとに，異なるサルの顔を提示して，各細胞がどのように関与することが示唆されているがその神経機構は明らか反応するかを調べ，反応の強い部分が同定できたら，そにされていない。上丘の浅層ニューロンにより受容されの部を化学的にブロックして，サルの顔に対する反応時た顔情報が辺縁系（扁桃体や黒質緻密部）に送られ，生間を解析し，上丘の関与があることを明らかにする。上

態学的価値判断が素早くなされたのちに，対象となった丘は様々な脳部位から入力を受けるが，他者の情動理解

顔を見る・見ないかの行動が上丘の中間層・深層ニューの神経機構に関する入力が具体的に脳のどこからあるのロンを介して実行されるという仮説を検証する実験を行っかを見出し，他者の情動理解における上丘を中心としたている。

神経機構を明らかにしたいと考えている。

24．ヒト・サル間トランスレータブルタスクの開発と応用
宮崎美智子（大妻女子大学社会情報学部）
鮫島和行（玉川大学脳科学研究所）

ることは難しかったが，タスク開発の重要性を改めて認研究の概要
ヒトの赤ちゃん研究で広く用いられている，自己理解

識することができた。タスク開発に至るまでには，互い発達や他者理解発達の重要なマイルストーンを評価するの研究アプローチの共通点，相違点をふまえながら，ヒ

認知行動タスクを基軸として，サルが遂行可能なタスク

ト同士，サル同士の社会的相互作用の特性や発達的変遷にトランスレートすることを目的とした。本年度は 2 度についてより深く理解するための情報共有を続けていくの関連施設の見学を通じてタスク開発のヒントを模索し，ことが不可欠であると分かった。

2 回の全体会合を設けてディスカッションを重ねてきた。

１．ヒト同士のかかわりを教育・療育する現場の見学
成人期発達障害者を対象としたデイケア・プログラム，

トランスレータブルタスクの具体的な開発にまで到達す150生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

自閉症スペクトラム児のペアレントトレーニングの見学

児にかかわるヒトも含めた 2 者間の関係性そのものを研をした。コミュニケーションに問題を抱えることの多い究対象とするアプローチが増えてきている（Reddy, 2008

発達障害者と定型発達者とのやりとり，発達障害者同士など）。実験状況をうまく設定することで，たとえば二のやりとりに触れ，相互再帰性の構築について考える機

者間の身体同調が社会性を向上させる証拠などが得られ会を得た。

るようになってきた（Cirelli, Einarson, & Trainor, 2014;

２．タスク開発に向けたディスカッション

Rabinowitch & Meltzoff, 2017）。しかしながら，サル同士

タスク開発に向けたディスカッションでは，相互再帰のやり取りにおいては，
身体同調の役割は未知数であり，性構築のカギとなる要因として，アイコンタクトならび身体同期が重要であるとの前提に立つヒト乳幼児とは乖に身体同調や社会的随伴性に着眼し，特にヒトの発達研離がある。暗黙の前提を再考するところからのタスク開

究から，これらの役割についてのレビューをベースとし発が必要である。この意味で，ヒト・サル間トランスレー

たディスカッションを行った。近年の，特に社会性の発

タブルタスク開発に向けては，時間をかけた双方の知識

達研究では，乳幼児のみを対象とするのではなく，乳幼の共有が不可欠であった。

25．We-mode の神経基盤の解明
関和彦（国立精神・神経医療研究センター）

戸松彩花（国立精神・神経医療研究センター/生理学研究所）

We-mode とは，個体間の相互作用の中に生じる認知前に置かれたスライドレバーを右手で握り，リズミカル

モードで，個々の個体のみにはその由来を還元できないに左右に動かす。動かすべき方向やスピードは，LED のものと定義される（Gallotti and Frith, 2013）。例えるなら点滅と色で指示される。正しいスピードで既定数往復すば，複数の音（＝個々の活動）により生じる和音の「響ると報酬が与えられる。2018 年度末現在，2 頭のサルがき」が We-mode を観測したものにあたると表現できるか個々にレバー課題を遂行することができる。今後はこのもしれない。従来の研究の枠組みに留まらず，新しい評2 頭の個々の運動リズムに，相互作用の影響がどのよう価次元を提供する視点として，これからの社会認知科学に出現するかを，同時課題遂行や行動中のサルのビデオを構築するために必要不可欠といえる。

呈示などを用いて検討していく。

我々は，この We-mode を成立させる神経基盤を明らか

相互作用の検討の一部として，外部から聴覚的に与えにするため，運動リズムの引き込み現象に着目した新しられるリズムの影響を検討した。セルフペースでレバーい実験系を，ニホンザルをモデル動物として立ち上げる

課題を行うサルに，一定頻度のメトロノーム音（0.6 - 1.5

ことを本年度の目標とした。

Hz）を呈示したところ，運動スピードへの顕著な影響はまず，サルの運動を誘発し，計測するスライドレバー

見られなかった。先行研究ではヒト外霊長類はヒトよりを作成した。レバーは約 30cm の直線レール上を移動し，も外的リズムへの同期欲求が低いことが報告されておりその位置情報は光学式距離計で測定する。レールの両端（Zarco e al, 2009）これを支持する結果と言える。ただし，に取り付けた LED の点灯により，運動課題を指示するこ運動の継続時間や運動ペースなど，まだまだの余地があとができる。

ると考えている。

次にサルの行動トレーニングを行った。サルは身体の151

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第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

26．グリピカン（GPC）5 の細胞内機能解析
赤木謙一，物部容子，竹内昌男（医薬基盤・健康・栄養研究所）

る。このファミリーは細胞膜上に分布し，また細胞種特

本研究は不死化細胞の各ステージにおける細胞分裂と異的に発現している。

遺伝子発現の相関を明らかにする事を目的とする。研究対象としている細胞は，ヒト間葉系幹細胞を不死化した

U3-DT 細胞のがん化と GPC5 発現量増加の相関を解明

UE6E7T-3 細胞（U3-A）である。また，これを長期継代するため，(1) U3 細胞における digital PCR を用いた GPC5

培養する過程で作出された U3-B,U3-C, 及び U3-DT 細胞

遺伝子のコピー数解析，(2) U3 細胞における GPC5 遺伝である。この内，継代最終ステージの U3-DT 細胞はサル

子のプロモーター領域のシーケンス解析を実施した。(1)

コーマの性質を獲得していた。これまでの研究によっての結果から，培養初期の U3-A 細胞と U3-DT 細胞間でコU3 細胞の遺伝子発現解 析 をしたとこ ろ ，Glypican 5

ピー数変化が生じていないことが確認された。また，(2)(GPC5) 遺伝子の発現が U3-A に比べて U3-DT ではおよのプロモーター領域のシーケンスでは，GPC5 の exon1 にそ 10 倍以上増加することがわかった。U3 細胞の A, B, C,

9 塩基の欠損が見られた。

DT を培養していると細胞分裂速度が著しく異なっていた

次に GPC5 の転写因子の発現に着目し，これらの遺伝という我々の観察からは，GPC5 は細胞増殖をサポートす

子発現解析のためにリアルタイム PCR 系を構築した。

る機能を持つ事を示唆する。

我々が用いている U3 細胞系列では転写因子の遺伝子発GPC5 は細胞表面に存在する約 540 アミノ酸から成る

現が U3-C 期および U3-DT 期で高値であることから，

GPI アンカー型膜蛋白質であり，C 末端に構成成分とし

GPC5 遺伝子発現の上昇にこの 2 つの遺伝子の関与を予てコンドロイチンを含む 3 本の糖鎖を有している。GPC5想した。現在，転写因子と GPC5 の遺伝子発現の相関にが属する Glypican ファミリーは 6 種類の分子から構成さついて解析を進めている。今後は各遺伝子を siRNA にてれ，コンパクトな立体構造形成に必要な 14 個のシステイ

ノックダウンすることにより GPC5 の発現がどのようなン残基や糖化ホスファチジルイノシトール（GPI）と共有影響を受けるのか検証する予定である。

結合して細胞膜に繋留している COOH 末端構造が存在す

27．ジストニアパーキンソニズム等神経疾患病態モデルマウスを用いた神経機能の解析
池田啓子（国際医療福祉大学医学部・生理学）川上知見聡美，南部潔（自治医科大学・細胞生物研究部）

篤（生体システム研究部門），佐竹伸一郎（個別研究）

急性発症型ジストニアパーキンソニズム（RDP，遺伝

amino acid transporter, EAAT）による制御を受けることが性ジストニア DYT12）や小児交互性片麻痺（AHC）は，

知られている。EAAT は，Na ポンプが細胞膜内外に形成

Na ポンプ（Na,K-ATPase）α3 サブユニット遺伝子 ATP1A3する Na+/K+濃度勾配を利用してグルタミン酸（Glu）を運の変異により発症する。これら神経疾患の病態生理を3

ぶ二次能動輸送体で，シナプス間隙の Glu を回収して神サブユニット遺伝子ヘテロ欠損マウス Atp1a3+/-を用いて経伝達を終結させるとともに，Glu のシナプス外漏出を制検討した。小脳スライス標本を用いた電気生理実験によ限する役割を持つ。こうした特性に基づき，光解除性 Glu

り，このマウス（生後 2 週齢）では小脳平行線維－プルの光照射に伴い記録される電流（PTC）を用いて，小脳細キンエ細胞間興奮性シナプスにおいて，mGluR1 依存性の胞の EAAT 機能の評価を行った。Atp1a3+/-では，3 サブ

長期抑圧（LTD）が消失していることを発見した。

ユニット陽性細胞であるプルキンエ細胞において，PTCが野生型よりも顕著に減弱していた。一方，Atp1a3+/-のア

小脳 LTD の形成は，グルタミン酸輸送体（excitatory

152

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告ストロサイト（バーグマングリア）では，PTC は増強しにおいて過剰に亢進した EAAT の作用により，平行線維+/-では，プルキンエ細胞の Glu 回収能がGlu のシナプス外拡散と傍シナプス性 mGluR1 の活性化

減弱しており，その減弱をグリア細胞が補償しているとが阻害されたことが原因であると結論した。ジストニア

考えられる。この神経－グリア補償機構の分子的基盤をの病態基盤に，EAAT 発現量の変化に伴う情報処理シス

明らかにするため，2 週齢マウス小脳膜分画の Na ポンプ

テムの変異があることを強く示唆している。現在，生体と EAAT のタンパク質含有量をウエスタンブロット法に脳に投与した EAAT 阻害薬が運動機能におよぼす影響をて比較し，PTC 振幅の変異と EAAT 発現量の間に高い相観察することにより，EAAT の機能変異とジストニア病

関性があることを見出した。

態の関係を評価する実験系の構築を進めている。

ていた。Atp1a3

こうした結果から Atp1a3+/-の LTD 消失は，グリア細胞

28．辺縁皮質刺激に対する大脳基底核ニューロン応答
佐藤澄人（北里大学医学部
知見聡美，南部脳神経外科）

篤（生体システム研究部門）

視床下核刺激療法（STN-DBS）はパーキンソン病に対残りの 77 個はいずれの皮質刺激にも応答しなかった。各

する有効な治療法と確立しているが，強迫性障害などの皮質刺激に対する応答は，いずれも早期興奮・後期興奮

精神疾患に対しても効果が期待されている。大脳皮質－の二相性パターンを示し，潜時および持続時間は，一次基底核回路における辺縁系ループがその効果に関与して運動野，補足運動野，前辺縁皮質の刺激の順に長くなるいることが示唆されている。トレーサーを用いた解剖学

傾向（潜時は有意差あり）がみられた。各皮質刺激に応的研究により，辺縁皮質から視床下核（STN）への直接答する 3 群といずれにも応答しない群と合わせた 4 群間投射（ハイパー直接路）
が示されている（Haynes ら, 2013）。

において，自発発射の平均発射頻度，変動係数，burst index

本研究は神経生理学的な手法により，辺縁系ループの特に有意差は認めなかった。STN における各皮質刺激に応性を明らかにすることを目的としている。

答するニューロンの分布は，一次運動野が外側部，前辺

ニホンザルを用いて覚醒下に STN ニューロンの細胞外縁皮質が最内側部，補足運動野がその中間部にそれぞれ存在していた。

ユニット記録を行い，①一次運動野，②補足運動野，③前辺縁皮質それぞれの電気刺激に対する応答により STN

STN の最内側部に辺縁系領域が存在する結果は，ニューロンを分類し，各群の自発発射，応答パターン，

Haynes らの解剖学的研究結果と合致した。また，ラット

STN 内の分布について検討した。

による神経生理学的研究では，辺縁皮質から STN の内側

結果として，計 190 個の STN ニューロンと記録した。

領域へのハイパー直接路および間接路の存在が示されて①一次運動野の刺激に応答するニューロンは 47 個，②補おり（Maurice ら, 1998），霊長類においても同様の結果

足運動野のそれは 36 個，③前辺縁皮質は 50 個，うち 17が得られ，STN-DBS の精神疾患への応用に関する重要な個は一次運動野と補足運動野の両者に応答した。前辺縁知見と考えられた。

皮質と運動系皮質との収束性入力は記録されなかった。

153

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

29．不随意運動発生のメカニズムの解析
竹林浩秀，吉岡望（新潟大学），堀江正男（鹿児島大学）

佐野裕美，知見聡美，南部
Dystonia musculorum (dt) マウスは，細胞骨格制御因子

篤（生体システム研究部門）

的，生化学的な解析を継続している。

をコードする Dystonin (Dst) 遺伝子の変異により，感覚神

さらに，DstGt マウスを用いて，Cre 組換えシステムに

経変性および四肢や体幹の捻転運動などのジストニア様よるコンディショナルノックアウト（cKO）実験を行っ

症状や小脳失調などの運動障害を示す。我々が作製した

た。P0-Cre アリールを用いた P0-Cre; Dst cKO マウスで遺伝子トラップ Dst アリール（DstGt アリール）においては，主に末梢神経系のミエリン形成細胞であるシュワン

は，Dst-a と Dst-b の２つのアイソフォームが遺伝子トラッ

細胞で組換えが起こり，小脳失調様の神経症状が観察さ

プにより欠失する。DstGt ホモマウスは，dt マウスと同様れた。本マウスについて，組織学的な解析と後肢の筋電に運動症状を示す。筋肉に発現していることが知られて

図解析を行ない，論文化を進めている。さらに，Wnt1-Creいる Dst-b の運動症状の発症への関与を調べるために，

アリールを用いた Wnt1-Cre; Dst cKO では，P0-Cre; Dst

Dst-b 特異的エクソンに停止コドンを導入した変異マウス

cKO マウスより早い発生段階での Cre 組換えが起こり，を作成した。この Dst-b KO マウスにおいて，運動症状は末梢神経系の神経細胞やシュワン細胞で Dst の欠失が起ほとんど観察されないことが判明した。つまり，dt マウ

こり，感覚神経細胞変性が観察された。さらに，捻転運

スの運動症状は，Dst-a が異常になることにより生じるこ動様の運動障害が生じることが明らかとなった。その詳とが示された。Dst-b KO マウスについて，詳細な組織学

細について，組織学的，生理学的解析を行なっている。

30．神経麻痺性角膜症に対する TRP チャネルと標的とした治療
岡田由香，雑賀司珠也（和歌山県立医科大学 医学部眼科）
佐野裕美，南部篤（生体システム研究部門）

神経麻痺性角膜症は，三叉神経第一枝領域が障害され入装置を用いて注入した。コントロールとしては，蛍光

角膜知覚が低下した症例で角膜上皮障害と角膜創傷治癒

タンパクのみの AAV ウイルスベクターを同様の方法で遅延が惹起される疾患である。難治性であり研究的治療注入した。AAV ウイルスベクター注入４週間後にケタミ方法が提唱されるものの，一般には対症療法のみで，根ン麻酔下で直径 2 mm の上皮欠損を作成し，遺伝子導入

治的な治療法がない。病態解明と新規治療戦略の確立のされた各種 TRP チャネルを角膜で強制発現したものとコ

目的で，三叉神経節や角膜に分布する感覚神経終末（一ントロール群で比較した上で，上皮欠損修復時の角膜混部，角膜上皮にも）に存在し，知覚に関与する各種

濁の状態，上皮欠損の治癒速度，炎症性サイトカインのTransient receptor potential (T R P) チャネルシグナルの神発現などを検討した。
その結果は，Okada Y, Sumioka T, Ichikawa K, Sano H,

経麻痺性角膜症の病態への関与を検討した。
マウス三叉神経を障害し神経麻痺性角膜症の動物モデ

Nambu A, Kobayashi K, Uchida K, Suzuki Y, Tominaga M,

ルを作製した。方法は，ケタミン麻酔下で無痛的に頭蓋Reinach PS, Hirai SI, Jester JV, Miyajima M, Shirai K,

外から 20G のジアテルミー電極を挿入し，三叉神経第１Iwanishi H, Kao WW, Liu CY, Saika S. Sensory nerve

枝を凝固した。
角膜知覚については経時的にエアージェッ

supports epithelial stem cell function in healing of corneal

ト刺激で瞬目反応の低下の有無で確認した。障害３ヶ月

epithelium in mice: the role of trigeminal nerve transient

後，TRPV4 の AAV ウイルスベクターを，ケタミン麻酔

receptor potential vanilloid 4. Lab Invest. 2019 ;99(2):210-230.

下の定位脳手術で，頭蓋外から三叉神経第１枝に微量注で報告した。

154

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

31．チック症の病態メカニズム解析
橘

吉寿（神戸大学大学院医学研究科システム生理学分野）
兎田幸司（早稲田大学高等研究所）
知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

チックとは，反復性の動作を示す運動チックと，奇声

行性ウイルスベクターを注入し，投射先である黒質網様を発する・下品な言葉を連発する音声チックから成る。

部の軸索終末にアーキロドプシンを発現させる。発現期

しかしながら，チックの病態生理に関しては，未だ明ら間を経た後，覚醒下にて線条体にビキュキュリンを投与かでない。本研究では，大脳基底核の線条体における異し，症状が出現したマウスの黒質網様部において，線条常興奮がチックの本態であるという仮説を立て，GABA

体からの軸索終末を光照射することで，線条体黒質網様受容体拮抗薬を線条体に注入することでマウスチックモ部路の神経伝達を遮断する。これにより，チック症状がデルを作製する。そのマウスを用いて，オプトジェネティ

改善するかどうか行動学的に解析する。

クスによる大脳皮質ｰ大脳基底核回路の神経活動操作が，共同研究初年度の本年は，電気生理学実験ならびに行チック症状を改善するかどうか検証することでチック症動実験を行うための実験室のセットアップを行った。まの病態に迫る。

た，これまで報告されているサル・ラットと同様に，マ研究の背景としては，線条体の神経活動増加が，黒質

ウス線条体への GABA 受容体拮抗薬投与により，チック

網様部の活動低下を引き起こし，結果，視床・運動野の症状を誘発すること，一次運動野からの自発脳波記録に活動増加がチック症を引き起こすという作業仮説を立て成功している。さらに，ウイルス注入による光刺激実験ている。そこで，イソフルレン麻酔下にて，線条体に順もスタートさせている。

32．前頭皮質 6 層錐体細胞の局所回路における標的選択性
苅部冬紀（同志社大学研究開発推進機構）

前頭皮質の第 6 層細胞には視床投射細胞が存在する。

させるための指標として，DAPI による核染色と蛍光レク

これまでの共同研究で，電気生理学的には視床投射細胞

チンによる血管染色を並行して行った。共焦点顕微鏡をの興奮性局所結合の頻度が極めて少ないことを見出した。

用いて蛍光スタック画像を撮影した後，電顕用組織処理

しかしながら，過去の形態学的な研究ではこれと矛盾す

後に樹脂包埋し，約 0.2ｘ0.5 mm の広範囲の組織を切りる結果も報告されている。そこで本年度は，窪田ら（Kubota

出し，35 nm 厚の連続切片を作製し，走査型電子顕微鏡

et al., 2018）によって改良が進められた ATUM-SEM 法と（SEM）観察した。6 層と 5 層下部を中心に画像撮影し，組織処理方法を用いて電顕標本を作製し，6 層視床投射解析を進めている。

細胞のシナプス結合に関する研究に着手した。In vitro ス

Kubota Y, Sohn J, Hatada S, Schurr M, Straehle J, Gour A,

ライス標本を用いて 3 個の視床投射細胞にバイオサイチ

Neujahr R, Miki T, Mikula S, Kawaguchi Y. (2018) Nature

ンを注入し，固定後，蛍光ストレプトアビジンを用いてCommunications, 9: 437. DOI:10.1038/s41467-017-02768-7.

細胞を可視化した。光学顕微鏡と電子顕微鏡の像を相関155

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

33．睡眠調節におけるグリア細胞の役割：星状細胞突起のシナプスでの構造的可塑性の分析
仙波和惠，Samuel Deurveilher，Chantalle Briggs（Dalhousie 大学, Department of Medical Neuroscience, カナダ）
倉本恵梨子（鹿児島大学大学院歯学総合研究科）
窪田芳之（生理学研究所大脳神経回路論研究部門）
睡眠覚醒のサイクルの維持には，視床下部の神経細胞

また，電顕観察用のエポン包埋に先立つ重金属染色方が重要な役割を演じている。
我々は，星状膠細胞（astrocyte）

法を改良することによって，より優れた超構造画像を獲が，視床下部の覚醒促進細胞（オレキシン（OX）細胞）得できるようになり，特に微細で複雑な形態が特徴であへの興奮性入力の強度を，睡眠状況（断眠/安眠）によっる星状膠細胞の観察と分析がやりやすくなった。そうしてダイナミックに調節している事を明らかにした（Briggs,て得られた資料で，昨年と同じく ATUM-SEM 法を使いHirasawa & Semba, J Neurosci 2018）。本研究では，睡眠取得した連続電顕画像データセットを４つの OX 細胞に状況によって，星状膠細胞突起とシナプス間隙の間の構ついて獲得し，３次元再構築を行った。昨年度に解析し造的な関係が，どのように変化するか（接着と撤収）を，た２つの OX 細胞でも観察されたが，星状膠細胞は半分

電子顕微鏡で解析する。６時間の断眠，もしくは安眠さ

以上のシナプス間隙に接近して位置していることが確認せたラット（各グループ３匹）を灌流固定した後，視床できた。距離の数量化を進める予定である。また同じ星下部の切片を作成済みである。

状膠細胞突起が OX 細胞の複数のシナプス間隙に接近し昨年度の研究では，OX 細胞上への個々のシナプスにつているのが普通であり，OX 陰性の樹状突起のシナプス間

いて，興奮性であるか抑制性であるかを免疫組織化学法

隙にも接近している。星状膠細胞の細胞体，また突起同で同定する必要性が出てきたので，今年度は新しい切片

士の直接のコンタクトも頻繁である。

を使い OX のほかに VGluT1/2 と VGAT を加えて四重染

これらの観察は，星状膠細胞が OX 細胞への入力の調

色し，レーザー共焦点顕微鏡で観察した。OX 細胞の細胞節に重要な役割を演じていることを示唆する。今後，さ体へのシナプスは大部分が興奮性であるという報告があらに細胞の数を増やし，睡眠条件の違いがもたらす OXるが，我々のデータは抑制性の入力もかなりあることを細胞上の興奮性と抑制性シナプスと星状膠細胞突起との示唆しており，電顕レベルでの確認を進めている。

関係を質的また数量的に調べる予定である。

34．ノロウイルスの高分解能構造解析
片山和彦，戸高玲子（北里大学北里生命科学研究所・感染制御科学府ウイルス感染制御学 I）
村田和義，ソン･チホン（生理学研究所）

ノロウイルスやロタウイルスに代表されるウイルス感

また，バキュロウイルス発現システムを用いてウイルス

染による下痢症は，世界中で毎年数百万人規模の感染者

様中空粒子（Virus Like Particle: VLP）を作製して，構造を出し，大きな社会問題となっている。特にノロウイル

解析を行い，感染性粒子と比較検討することにより，ノスは，未解決なウイルス学的問題が多く残っている。そロウイルスの粒子構造（エクステリア，インテリア）をれは，ノロウイルスの感染，病原性発現機構を研究する

明らかにする。
MNV を株化培養細胞 RAW264.7（以下 RAW）に感染ためのモデル動物，効率良くウイルスを増殖させる培養

させ，培養上清に放出されてくる感染性 MNV 粒子を精細胞がほとんど無いことに起因する。
本研究では，唯一培養細胞で安定して増殖させること製した。一方，MNV ゲノムの Virus capsid protein をコーが可能なマウスノロウイルス（MNV）に，を用いて，そドする領域をバキュロウイルスベクターに組み込み，昆の高分解能三次元構造をクライオ電顕により解析した。

虫細胞で発現させ MNV-VLP を得た。精製した MNV,

156

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

MNV-VLP を生理学研究所に運び，クライオ電顕によっ今回得られた P ドメインの構造は，RAW 細胞の MNVて詳細に解析を行った。MNV は，5.2Åの分解能の三次粒子を細胞内に取り込むレセプターとして機能する分子，元構造を得た。MNV は P ドメインのヒンジ部分が折りた

CD300lf, CD300ld の結合部位がウイルス粒子表面においたまれ，隣接する P ドメイン同士が P2 ドメインで互いにて多く露出しており，そのアクセスしやすさが，感染感

手をつないだように固定されている形状を取っているこ

受性に寄与していると考えられた。

とが明らかになった。

35．クライオ電子顕微鏡によるウルトラファインバブル細胞内取り込み機構の解明
矢倉富子（愛知医科大学

医学部）

近年，1 μm 以下の微細気泡『ウルトラファインバブル

ける，２）電子線を照射した瞬間に抜ける，３）ガスと（UFB）』が持つ生理活性作用が注目されており，基礎

溶液のコントラストに差がつかないためなどが考えられ

生物学分野への応用が期待されている。UFB の細胞へのた。そこで，今後の方針としてまずこの問題を解決する作用機序として，UFB が細胞内に取り込まれることが想ために下記の対策を考えた。

定されているが，その根拠は示されていない。申請者ら

１）の場合，リポソームに封入されたガスであれば残る可は，細胞培養液中に 100 nm 以下の酸素および一酸化炭素能性があるので，細胞膜と同じリン脂質からなるリポソー

UFB を作製し，UFB が培養細胞へ与える影響を調査した。

ムを作製し，UFB がリポソーム内に入るかどうか位相差電

その結果，UFB が細胞の活性に影響を与えることが分かっ

子顕微鏡，クライオ電子顕微鏡を用いて観察する。

てきた。そこで，クライオ電子顕微鏡を用いて UFB が実

２）の場合，低温ステージを持った顕微鏡下で，ガスの際に細胞内に取り込まれているかどうかを形態学的に明有無の検証を行う。しかしながら，電子線を照射した瞬らかにする目的で，本共同研究を開始した。今回，UFB

間に UFB が破壊されてしまう可能性がある。

をクライオ電子顕微鏡下で観察できるか検証するため，

３）の場合，位相差電顕を用いて観察する。

サンプルを氷包埋して観察したが，氷中に泡状の構造は今後，上記結論より UFB が細胞に取り込まれるかを形態学的に観察することを目標に更なる検討を重ね段階的全くみられなかった。

に研究を進めていく予定である。

可能性としては，１）試料作製（凍結）時にガスが抜

36．真核生物の繊毛構築のための輸送機構の構造学的解明
今井洋，中桐侑平，昆隆英（大阪大学大学院・理学研究科）

ソン チホン，村田和義（生理学研究所）
ヒトを含めた真核生物の繊毛は，精子の遊泳や体軸の見した．このサブユニットが欠損すると，運動の調節に

左右相称性の決定に重要な働きをしている。 繊毛を構成異常をきたすことがわかった。そこで，このサブユニッ

するタンパク質の欠損が起こると，不妊症を含めて様々

トが繊毛のどこでどのような機能をしているかを構造生

な繊毛病が引き起こされることが知られている。

物学的に明らかにする目的で，構造解析を行った．

繊毛が運動することにより，繊毛が生えている細胞上実験材料には，分子遺伝学の手法が確立しているモデに水流が作られるが，その動力源は，ダイニンと呼ばれル生物である緑藻の Chlamydomonas reinhardtii を使用しるタンパク質である。私たちは，ごく最近共同研究によた。Chlamydomonas の細胞体には繊毛が生えている。こり，繊毛に存在する新規のダイニンのサブユニットを発の繊毛中に存在する私たちが見つけた新規のダイニンサ

157

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

ブユニットに，分子遺伝学的方法で，ビオチンラベルしその一部を切り出して，平均化（サブトモグラムの平均た。その繊毛を単離して，細胞膜を取り除き，ストレプ化）を行った。
その結果， 新規のダイニンサブユニットの位置が世界

トアビジンとビオチンを付与することで，ラベルを大きで初めて明らかとなった。その位置から機能も推測できく認識しやすくした。
この繊毛を急速凍結した。その試料を生理学研究所のると考えている。将来，本研究で解明される結果が繊毛JEM2200FS クライオ電子顕微鏡を用いて，繊毛の連続傾病の分子メカニズムの理解につながることが期待される。

斜画像を撮影した。コンピュータを用いて，これらの連

現在，論文として投稿するために，準備を進めている。

続傾斜画像から繊毛の３次元再構成を行った。さらに，

37．新規蚊媒介性ウイルスの三次元構造解析
岡本健太（ウプサラ大学）
Chihong Song，村田和義（自然科学研究機構

生理学研究所）井上真吾，坂口美亜子，森田公一（熱帯医学研究所長崎大学）

蚊は，吸血により多種多様な動物に感染するウイルス

かと仮説を立てた。その仮説を裏付けるように，一定のを媒介することが古くから知られてきた。しかし，吸血条件下では突起構造が外れ，楕円構造の一部は螺旋ウイ

は蚊の持つ一面でしかなく，多くの蚊は植物から栄養をルスのようなシリンダー状の構造を形成した。また， 別

摂取している。植物と蚊の環境中における関わりは重要の条件下では，ウイルスのエンベロープの再構築がおこであると考えられるものの，蚊が植物ウイルスを媒介しり，長いチューブ状の構造が形成された。この再構築さているかは，いまだよく知られていない。そのような中れたチューブ構造は，多くの螺旋状の植物ウイルスが持で，私たちはフィリピンでの現地調査から蚊に感染するつ構造を彷彿させた。

新規ウイルスを分離した。分離した新規ウイルスは，こ

私たちは現在，細胞内部のウイルス中間体を電子顕微れまで報告されてきた植物ウイルスと非常に近縁の遺伝鏡で解析している。このような解析は，突起のついた楕

子配列と粒子構造を持つことが明らかとなった。分離さ円構造という複雑な粒子構造を大量に形成する機構や，れたウイルスは Tanay virus (TANAV)と名付けられ，現在

私たちが発見したチューブ状の粒子構造の生理的役割とはネギウイルス科に属するウイルスとして登録されていいったウイルスの新奇な面を解き明かすことに繋がる。

る。TANAV は，楕円状のコア構造と突起構造よりなるエ

また，本研究を通して，植物ウイルスが，蚊を経由して，ンベロープウイルスという非常に特徴的な粒子構造をどのように蚊に感染するウイルスに進化したかというテー持っていた。生理研との共同研究の成果から，その楕円マに一石を投じることができると期待している。

構造は， 螺旋状ウイルスに共通する点があるのではない

38．Using Zernike phase plate cryo-EM(ZEM) to facilitate the study of RNA polymerase Ⅲ
complexes and telomerase
Hsin-hung Lin，Rob S.-H. Huang，Wei-hau Chang（Institute of Chemistry, Academia Sinica, Taipei, Taiwan）
Chihong Song，Kazuyoshi Murata（National Institute for Physiological Sciences）
It has remained unclear whether or not a data set iscomposed of two macromolecules of similar size but

158生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

different morphology can be separated using con-current

classification, the obscure RNA polymerase II in the raw

2D classification technique and whether or not ZEM

images can be circled (Fig. 2). This work suggests it is possible

enhancement is essential. To address this important issue,

to isolate a particular particle group through 2D classification.

we mixed RNA polymerase II (13 nm in diameter) and apo-

In addition, apo-ferritin can reach to 4.5 Å (Fig. 2).

ferritn (13 nm in diameter) and collected cryo-EM images
without Zernike phase plate.

Here, we shows RNA

polymerase II can be separated from apo-ferrin in the
CEM cryo-EM images using 2D classification on RELION.
In addition, we use apo-ferritin as benchmark to show theresolution of FS2200 with DDD can reach 1.5 X Nyquist
frequency.
Figure 1. Left Panel: cryo-EM image from FS2200 CEM
RNA polymerase II is a 12-subnit enzyme complex and itthat contains a mixture of apo-ferritin particles (12 nm) andhas a size of ~16 nm in its longest dimension. Conventional

RNA polymerase II particles (16 nm) but it is hard to

purification of RNA polymerase requires subjecting it to a gel

separate using manual picking-up. Right Panel: Strategy

filtration column, which is often calibrated by molecularof isolating pol II from the images. (a) testing 14 nm filter

weight markers including apo-ferritin. Due to that apo-ferritinfor apo-ferritin and 20 nm large filter for pol II.

has similar size to RNA polymerase II, it can contaminate theclassification results using 14 nm filter. (c) 2D classification

fraction of RNA polymerase II. As a result, EM images of RNA

results using 20 nm filter where 2D averages of pol II arepolymerase II may contain apo-ferritin particles. In such case,clear as boxed in red.

(b) 2Da microscopy researcher would need to hand-pick RNA
polymerase II particles from the image while rejecting the apoferritin based on their apparent distinction in morphology,
which consumes valuable time of a researcher when not
automated.
Nowadays in the standard flow of cryo-EM processing, all

Figure 2. Left Panel: Re-boxing pol II using theparticles are automatically selected. We then ask a question―

coordinates generated by 20 nm filter-2D class average.

whether or not the selected particle images that contain mixture

The result, indicated by green circles in the micrograph,of RNA polymerase II and apo-ferritin can segregate intoshows pol II particles can be isolated the 20 nm filter thatdifferent groups during the process of 2D classification using

contain a mixture through 2D classification. There are astandard processing algorithm like RELION? To this end, we

total of 60 of them in this micrograph. Right Panel: Single

deliberately mixed purified RNA polymerase II with apo-

particle reconstruction of apo-ferritin of the apo-ferritin

ferritin, collected the cryo-EM movie-micrographs with aparticles isolated from the mixture has reached 4.5

direct electron camera (DE-20) on FS2200 (Fig. 1) without the

Angstrom resolution (1.5X Nyquist) where alpha helices

aid of phase plate, and subject the data to RELION using

are clear. Pol II reconstruction is not available due tovarious masks (Fig. 1).

scarcity of the particles.

Our results (Fig. 1) show RNA polymerase II and apoferritin segregate into different groups using either 14 nm mask

Reference:or 20 nm mask but better results of RNA polymerase II were

1. Scheres S.H. J Struct Biol. 180, 519-530 (2012).

obtained by 20 nm. Using the coordinates generated by 2D

159

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告39．臓器欠損ラット胚盤胞へ注入したウシ ICM 細胞の臓器再生能力
保地眞一（信州大学繊維学部）
平林真澄（生理学研究所）

我々は，目的臓器の形成に不可欠な遺伝子をノックア製したウシ胚盤胞から内部細胞塊 (ICM) 細胞を単離し，ウト (KO) した胚盤胞に胚性幹 (ES) 細胞を顕微注入す

ES 細胞株を作製することを試みた。IVF 由来ウシ胚盤胞

れば，出生後ラット生体内における目的臓器が ES 細胞の作製から免疫手術による ICM の単離とそれらのガラス由来となる「胚盤胞補完法」の有効性を報告してきた。

化保存までは信州大学繊維学部 (長野県上田市) で行っ

膵臓形成のマスター遺伝子である Pdx1 を KO することをた。孵化胚盤胞にまで胚発生が進んでしまうと，免疫手通し，マウスとラット間の異種胚盤胞補完システムが機術による ICM 単離がうまく機能しなかったが，拡張胚盤能することも実証されている。Sall1 遺伝子の KO ラット胞であれば ICM を確実に単離できた。ガラス化保存後の体内にマウス ES 細胞由来の腎臓を作製したというプレ

ICM を生理学研究所 (愛知県岡崎市) に輸送し，マウス

スリリースも今年 2 月に行った。しかし，進化分類学的で報告のある ES 細胞株樹立用の複数の培養条件に乗せな距離がさらに遠い動物種間で「胚盤胞補完法」が機能た。しかし培養条件に関わらず，1〜2 回の継代培養を超するか，まったくわかっていない。また，ヒト臓器再生

えて維持・未分化確認ができたコロニーを獲得するにはのための異種ホスト動物としてはブタだけが脚光を浴び至らなかった。異種胚盤胞補完法によりブタ体内でヒトているが，様々な発生工学的技術の完成度がブタ以上に臓器を作製しようという試みが今春から稼働しようとし進捗しており，妊娠期間に限ってみるとヒトにかなり近ている (報道による)。しかしながら，ウシで同じシステ

いウシがいつブタの代替候補動物種になってきても不思ムを試験できるよう条件を整える重要性は何ら変わって議なことではない。そこで，体外受精 (IVF) によって作

おらず，これからも継続的な挑戦が望まれる。

40．ドーパミンが規定する細胞膜興奮性制御の分子基盤解明
貝淵弘三，坪井大輔（名古屋大学大学院医学系研究科）

情動とは，喜び，怒り，悲しみ，恐怖，不安というよ

細胞の膜興奮性の分子基盤を解明するべく，マウス線条体

うな激しい感情の動きである。近年，研究代表者らは快での KCNQ チャネル制御における PKA/Rap1/MAPK シグ

情動学習過程においてドーパミンが，D1R 受容体を通じナル伝達の役割に着目した。具体的には，急性線条体スラて PKA/Rap1/MAPK シグナル伝達経路を活性化すること

イス標本を用いたパッチクランプ解析で Kv7/KCNQ チャ

で，神経活動を調節することを見出した（Nagai et al.,

ネルが主成分とされる低い閾値を持つ電位依存性のカリウ

Neuron, 89(3), 2016)。ドーパミンにより細胞興奮性を制御

ム電流（M 電流）に対する薬理学的解析を行った。前年度

していることが明らかになったが，興奮性制御に関わるにおいて D1R 作動薬（SKF-81297）刺激は M 電流を抑制

分子基盤は明らかになっていなかった。これまでに研究する一方で，D2R 作動薬(Quinpirole)は M 電流に影響を及代表者らは D1R を通じた MAPK 活性化が Kv7/KCNQ-

ぼさなかった。本年度では，D1R 作動薬による M 電流抑family K+チャネルサブユニットをリン酸化すること，そ

制効果を定量的に示した。また抗リン酸化 KCNQ2 抗体をして，そのリン酸化が KCNQ2/3 ヘテロチャネルの open

用いた線条体スライスのイムノブロット解析から，電位依probability を可変させることを見出していた。これらの結存的な KCNQ2 チャネル開口を制御する２か所の KCNQ2

果は，MAPK シグナル伝達が KCNQ チャネルの活性化をリン酸化部位について，D1R 作動薬刺激が当該リン酸化を制御することを示していた。

亢進させることを見出した。この結果は，線条体において
D1R シグナル伝達は KCNQ2 のリン酸化を介して M 電流

本共同研究では，
D1R シグナル伝達が関わる線条体神経

160

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告を制御することを示唆した。さらに線条体の神経サブタイ

ため，時期空間的な発現制御できるアデノ随伴ウイルスベ

プ特異的にドーパミンによる M 電流調節機構を解明する

クターを構築した。

41．新生児黄疸モデルマウスの脳神経の発達についての研究
丸尾良浩，佐藤彩（滋賀医科大学医学部小児科学講座）

新生児高ビリルビン血症を起こす humanized UGT1A1

このマウスは新生児高ビリルビン血症と同様に生後二週

mouse を用いて，新生児高ビリルビン血症がどのように間の間に高ビリルビン血症を来たし，約 10%のマウスに脳の発達に影響を及ぼすかを，生化学的マーカーの測定

核黄疸が引き起こされる。研究の手法にていての検討をと組織的な所見をあわせて検討する。本研究では申請者

研究代表者が生理学研究所を訪問し鍋倉教授と打ち合わおよび研究協力者のカリフォルニア大学サンディエゴ校せを行なった。今後，新生児期の高ビリルビン血症が脳（ UCSD） Tukey 教 授 が作成 し た３ 種 類の humanized

神経の発達にどのように影響を与えるかを，２光子顕微

UGT1A1 mouse を使用する。humanized UGT1A1 mouse

鏡を用いて観察・検討する。

[Alb UGT1A1*1wt/Ugt1-/-，Alb UGT1A1*1Δ71/Ugt1-/-，

新生児期の高ビリルビン血症を起こす臨床メカニズム

TG(UGT1A1*1)Ugt1-/-]の肝臓に特異的にヒト UGT1A1については，ヒトの新生児高ビリルビン血症，母乳栄養の野生型と p.G71R 変異をもつマウスを利用する予定でに関連した遷延性黄疸の臨床症例の UGT1A1 の遺伝子解あったが，マウスの肝臓での UGT1A1 の発現量が少ない

析を進め新規遺伝子変異を同定した（c.241G>A, p.V81M）。

ため，本研究には向かないことがわかり，現在別のヒト

現在 in vitro の発現系を用い臨床像との関係を解析を進め

化 UGT1A マウス（UGT1A1*28wt/Ugt1-/-）を利用するたている。

めに滋賀医科大学倫理員会に研究の申請を行なっている。

42．2 型糖尿病性上皮障害における SGLT 阻害剤の薬理作用齊藤

成（藤田医科大学

医学部

解剖学講座 II）

2 型糖尿病性上皮障害により生じる血管周囲を取り巻連続断面 SEM 像を取得した。1. 肝臓では，肝細胞の突く上皮細胞と血管内皮細胞との３次元的接着構造の病態

起と灌流圧で伸展した類洞血管との接着は緩やかであり，変化を可視化した上で，SGLT 阻害剤(Phlorizin)の上皮細その間に形成されるディッセ腔が認められた。類洞分岐

胞修復過程の薬理作用を検討している。2 型糖尿病モデ部に血管内皮細胞の核があり，類洞に沿って内皮細胞のル動物 (C57BL/6J マウス：高脂肪食 VS 標準食) に SGLT

突起は広がっていた。灌流圧の影響下においても，肝臓阻害剤(Phlorizin) を投与し，代謝関連臓器 (肝臓・膵臓)細胞間の毛細胆管にある junctional complex は保たれていの SBF-SEM 電顕サンプルを作製した。4 週齢から高脂肪た。2. 膵臓では，二つのランゲルハンス島の内分泌細胞食(High-Fat-Diet)もしくは標準食(Standard Diet)を与え，8とも，α 細胞と β 細胞を顆粒の特異形状より，分別可能

週齢，12 週齢，20 週齢にて，Phlorizin 投与群，Vehicle 投であった。diffuse 型では，外分泌腺様のクラスター構造

与群，薬剤非投与群に分け，灌流固定もしくは浸漬固定(ATLANTIS)にチモーゲン様顆粒が認められ，内分泌細胞を行なった。固定組織に導電性染色(rOTO 法)とウラン・では δ 顆粒と PP 顆粒が多く認められた。浸漬固定に比鉛ブロック染色を施し，Quetol-812 Epoxy resin 包埋したべ，灌流圧によりランゲルハンス島の有窓性毛細血管は(一部，導電性 Ketjen Black 含む)。本年度は，SBF-SEM を拡張し，一部の上皮細胞間隙が生じたため，内分泌細胞用いて，肝臓と膵臓(20 週齢 C57BL/6J マウス：標準食)のと内皮細胞との比較的密な接着構造が明瞭に観察できた161

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告[1]。今後は，高脂肪食負荷+クロドロン酸投与 C57BL/6J

タの取得を予定している。

マウス群での SGLT 阻害剤(Phlorizin)投与の影響を明らか[1] Saitoh S. Electron Microscopy-Novel Microscopy Trends.

するために，代謝関連臓器 (腎臓・肝臓・膵臓)，脳神経

IntechOpen. 2018.

組織 (海馬)の上皮細胞突起と血管周囲との接着構造デー

43．蚊の唾液の鎮痛効果に関する研究酒井裕也（関西大学

戦略基盤プロジェクト）

青柳誠司（関西大学

システム理工学部）

高山靖規，富永真琴（生理学研究所／生命創成探究センター）

人間が蚊に刺されても痛くないのは，針が細く皮膚の液腺とともに摘出した頭部を 50 匹分使用,0.9%生理食塩水

痛点を避けやすいことと，唾液に麻酔効果があることと中にてホモジナイズ，遠心分離機にて 15,000 rpm，15 分間言われている。しかしながら後者に関しては，唾液の中遠心分離した。
ここで得られた上清溶液を唾液溶液とした。

に血液凝固を阻害する物質があり，このため間接的に発結果として，100 μM capsaicin が引き起こす活性化電流

痛物質の産生が抑制されることが明らかになっているが，に対して，蚊の唾液溶液がこれを抑制することが確認で唾液が直接的に痛覚神経を麻酔させるかどうかは解明さきた（参照 d-143d01）。この唾液溶液を 10 倍・20 倍希

れていない。痛みを受容するチャネルの１つである TRPV1

釈し，追加実験を行った。結果として，同様の抑制効果を発現した細胞に唾液を投与し，その際の神経活動を捉が得られた。
TRPV1 チャネルの活動を抑制する候補物質を選定し，えて評価することで，この問題の解明に挑んだ。
2018 年 12 月 3 日～2018 年 12 月 7 日の日程で生理学研

この候補物質を用いて同様の実験を行った。
50 μM capsaicin

究所・温度生物学グループにて，蚊の唾液溶液を投与したが引き起こす活性化電流に対して，この物質がこれを抑制際に生じる TRPV1 強制発現 HEK293 細胞の活性化電流をすることが確認できた。今後はこの物質が蚊の唾液中に含パッチクランプ法で測定した。サンプルは大日本除虫菊株

まれるかどうかを，質量分析等の手法を用いて確認する予式会社より提供された蚊を使用した。溶液の調整方法は唾

定である。

162

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

一般共同研究報告

44．フィコビリソームの構造と光調節の多様性の解析広瀬侑（豊橋技術科学大学 大学院工学研究科）

シアノバクテリアは，酸素発生型の光合成を行う原核

テリアのゲノム情報を精査したところ，補色順化は，２生物であり，光合成のアンテナとしてフィコビリソーム

種類の光受容体（CcaS および RcaE）と，それによって制と呼ばれる集光タンパク質複合体を持つ。
フィコビリソー

御される３種類のフィコビリソーム成分（フィコエリス

ムの構成タンパク質が環境中の光の波長によって調節さ

リン，フィコエリスロシアニン，ロッド型フィコビリソーれる現象は「補色順化」と呼ばれ，緑色光を吸収するフィム）の組み合わせによって８タイプに分類された。遺伝コエリスリンおよび赤色光を吸収するフィコシアニンの子系統解析により，これらの補色順化の進化における遺量比が調節されるタイプの存在が知られていた。我々は，

伝子水平伝播の関与を明らかにした。また，フィコエリ

GenBank データベースに登録された約 1300 株のシアノバ

スロシアニン調節型の補色順化の出現は約２４億年前のクテリアのゲノム情報を探索し，黄緑色光を吸収するフィ

ヘテロシスト能の獲得よりも早く，進化の過程で一度だ

コエリスロシアニンが調節されるタイプの補色順化遺伝

け生じたことが示唆された。一方，ロッド型フィコビリ

子クラスターを有するシアノバクテリアの一群を見出し

ソーム調節型の補色順化の獲得は複数回起こったことがた。それらの一群の中から，Leptolyngbya sp. PCC 6404 の示唆された。

細胞を順化させてフィコビリソームを単離し，透過型電<参考文献>

子顕微鏡による観察を行った。その結果，半円型のフィ

Hirose Y, Chihong S, Watanabe M, Yonekawa C, Murata K,

コビリソームにおけるフィコエリスロシアニンの波長依

Ikeuchi M, Eki T. Diverse Chromatic Acclimation Processes

存的な着脱と，ロッド型のフィコビリソームの合成の制

Regulating Phycoerythrocyanin and Rod-Shaped Phycobilisome

御の存在を明らかにした。

in Cyanobacteria. (2019) Mol Plant. 12(5), 715-725.

RefSeq データベースに登録された 445 株のシアノバク

45．霊長類 iPS 細胞を用いた生殖細胞の分化誘導と遺伝子発現解析
今村公紀，岡田佐和子（京都大学霊長類研究所ゲノム細胞研究部門ゲノム進化分野）
平林真澄，小林俊寛（生理学研究所）

霊長類 iPS 細胞の生殖細胞分化誘導は，ヒト発生進化

ポーターをノックインしたチンパンジーiPS 細胞が作製さの生物学的基盤の解明や希少霊長類の保全・繁殖の観点れていた。そこで，まずはこのチンパンジーiPS 細胞を用から重要である。本研究では，当研究室で樹立した非ヒい，生理学研究所にて小林先生のご指導の下，PGC 分化

ト霊長類 iPS 細胞を対象に，生理学研究所遺伝子改変動誘導を行い tdTomato 陽性細胞の出現を確認した。そこで，物作製室の始原生殖細胞（PGC）分化誘導技術と設備を次にニホンザル iPS 細胞を用いた PGC 分化誘導に取り組利用することで，霊長類 PGC の分化誘導と遺伝子発現解んだ。チンパンジーiPS 細胞の手法に基づき，分化誘導前

析に取り組む。本研究は霊長類研究所の「共同利用・共後の培養条件を検討しつつ実験を行ったところ，免疫染同研究」として進めてきたものであり，2018 年度より両色およびフローサイトメトリーにて PGC 分化を認めるこ

研究所の双方向的な共同研究とすることでプロジェクトとができた。しかし，チンパンジーと比較して PGC 分化の深化を図る。

の効率は非常に低く，また結果が安定しないことから，
今後は培養条件の最適化に取り組む必要があると考えら

これまでに，所内対応者である小林俊寛先生によって
PGC 特異的に発現する NANOS3 遺伝子座に tdTomato レ

れる。

163

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第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

計画共同研究報告
〔

目

次

〕

1．動物の脳内光受容タンパク質 Opn3 の機能制御メカニズムの解明とその応用への展開 ························ 169
2．自己免疫性脳炎における自己抗体の標的蛋白質の同定 ·················································· 169
3．髄鞘のシナプス結合制御機構の解明による新規治療アプローチの開発 ···································· 170
4．ミクロトーム組込み型走査電子顕微鏡(SBF-SEM)を用いた脳動脈瘤形成における超微細形態変化の解明 ······ 170
5．SBF-SEM を用いた髄鞘の軸索機能調節機序の解析 ····················································· 171
6．高脂肪食摂取下における腸管粘膜防御機能と吸収機構に関するメカニズムの解明 ·························· 172
7．SBF-SEM を利用した骨格筋の酸化ストレスによるミトコンドリアの構造変化の解析 ························ 172
8．成体脳内における新生ニューロンの高速移動を制御する超微細構造の解析 ································ 173
9．組織化学的手法を応用した細胞超微形態の三次元構造観察 ·············································· 174
10．神経幹細胞からニューロン，グリア細胞への分化過程の形態学的解析 ··································· 175
11．社会ストレスによる脳組織の超微細な細胞生物学的変化とその機序・役割の解明 ························· 175
12．細胞分化・老化過程を 3 次元構造解析するための技術開発 ············································· 176
13．減数分裂におけるミトコンドリアの動態と酸化ストレスによる影響の解明 ······························· 177
14．海産環形動物の環境感知能力から探る環境適応メカニズム ············································· 177
15．温度感受性 TRP チャネルの細胞応答と調節メカニズムの解明 ·········································· 178
16．グリア細胞に発現する温度感受性分子の探索と機能解析 ··············································· 179
17．TRP チャネルの温度依存的活性化における細胞膜脂質の関与 ·········································· 179
18．膜機能タンパク質温度感受性 TRP チャネルが細胞間接着や細胞移動・増殖に及ぼす影響 ·················· 180
19．メカノ作動性分子を標的としたドラッグリポジショニング研究 ········································· 181
20．摂食調節ペプチドによるエネルギー代謝調節機構の解明 ··············································· 181
21．多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのターンオーバーを制御するグリア細胞及び血管の機能解析 ········· 182
22．ホログラフィック計測・刺激による高次脳機能操作 ··················································· 182
23．Transgenic (TG)マウス（Arc::EGFP-CapZ）を用いた記憶研究 ··········································· 184
24．動物モデルへの双方向性計測操作による発振現象の理解 ··············································· 185
25．ビオプテリン部分欠乏マウスにおける運動障害発症機構の解析 ········································· 185
26．光刺激法を用いた大脳基底核神経回路機能の解析 ····················································· 186
27．ドーパミン受容体遺伝子操作マウスを用いた運動制御機構の解析 ······································· 186
28．HIV-1 Gag MA-Env 複合体のクライオ電子顕微鏡解析 ················································· 188
29．バクテリア DNA 凝集構造の位相差電子顕微鏡による観察 ············································· 188
30．イネ萎縮ウイルスの構造構築機構の解明 ····························································· 189
31．昆虫脚間接部弾性器官へのアドヘレンスジャンクションの三次元構造解析 ······························· 190
32．Major vault protein により構成される原生生物のオルガネラ kinetocyst の分子構築 ··························· 190
33．SBF-SEM を用いた痒みを伝達するシナプスの三次元構造解析 ········································· 191
34．睡眠関連因子シグナル伝達のイメージング ··························································· 192
35．従来型解析にバイオインフォマティクスを取り入れた新規長鎖遺伝子の機能解明 ························· 192
36．マウス大脳皮質広範囲に GCaMP を発現させるウイルスベクターの開発とそのインジェクション方法の構築 · 193
37．光計測と光刺激を用いた脳機能作動原理の研究 ······················································· 194167

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告38．大脳皮質運動野から脊髄および大脳基底核へ投射する神経経路の機能解明 ······························· 194
39．目的指向型行動における腹側海馬－腹側線条体回路の役割の解明 ······································· 194
40．前シナプス分子基盤による神経回路形成・維持機構の解析 ············································· 195
41．アデノ随伴ウイルス遺伝子導入を用いた神経発生および恒常性維持の分子メカニズム解析 ················· 195
42．神経路特異的標識を用いた視床下部外側野に投射するマウス嗅皮質亜領域の機能と神経接続の解析 ········· 196
43．ウィルスベクターを用いた集中的リハビリテーションの作用機序の検討 ································· 197
44．ウィルスベクターを用いた恒常性維持及び血圧制御神経回路の解析 ····································· 197
45．ウイルスベクターを用いた経路選択的遺伝子操作による霊長類神経回路の機能解析研究 ························ 198
46．皮質・基底核・視床回路を解析する研究 ····························································· 198
47．内側手綱核－脚間核ー腹側海馬回路の生理的役割 ····················································· 199
48．小脳をモデルとした抑制性ニューロンの数の制御メカニズム ··········································· 200
49．摂食と生殖を制御するエネルギーセンサー細胞とその神経経路の同定 ··································· 200
50．ヒト型 SIRPa を発現するヒト化モデルラットの作製··················································· 201
51．生理学的アプローチによるクラスター型プロトカドヘリン(Pcdh)の視覚神経回路形成の機能解明 ··········· 201
52．神経幹細胞の未分化性維持に関わる遺伝子の機能解析 ················································· 202
53．機能的な神経回路形成における神経細胞の個性化の役割 ··············································· 203
54．海馬神経回路の左右非対称性を維持するメカニズム ··················································· 203
55．電位依存性カルシウムチャネル alpha2delta サブユニットの局在とシナプス形成における役割 ·············· 204
56．小脳運動学習を制御する GABA 作動性神経回路の可塑性 ·············································· 204
57．3 次元走査型電子顕微鏡（SEM）を用いた進行性糸球体疾患の荒廃に至る動態の解析研究 ················· 205
58．哺乳類の生殖機能を制御する脳内メカニズム解明のための遺伝子改変モデルの作製 ························ 206
59．SBF-SEM を用いた小型甲殻類の比較形態学 ·························································· 207
60．求心性迷走神経活動による延髄孤束核神経活動変化の in vivo イメージング ······························ 207

168

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

1．動物の脳内光受容タンパク質 Opn3 の機能制御メカニズムの解明とその応用への展開
古谷祐詞*，塚本寿夫（分子科学研究所）
久保義弘（生理学研究所）*2018 年 10 月に名古屋工業大学に異動
多くの動物は，眼以外にも光を受容する器官を持ち，それらの光受容器官は行動リズムなどを制御している。

比較解析し，両者では実際に発色団-タンパク質間相互作用に違いがあることを見出した。

申請者は，生理研久保研究室との共同研究から，環形動私たちが，ゴカイ Opn3 が紫外光受容体であることを物ゴカイ幼生の脳で機能する光受容タンパク質 Opn3 が，報告するまでに解析された昆虫や魚類の Opn3 はすべて

紫外光を感知するはたらきを持つことを見出した

可視光受容体であった。ゴカイのゲノム解析を進めるこ(Tsukamoto et al., J. Biol. Chem., 2017)。Opn3 は昆虫などとにより，ゴカイがもう一つ別の Opn3 遺伝子を持つこ

他の無脊椎動物のみならず，ヒト・マウスなど哺乳類のとがわかった。そこでこの（別の）Opn3 についても解析脳内にも存在することが知られている（が，哺乳類の脳を進め，これは他の Opn3 と同様に可視光（青緑色）をが直接光を感知しているかは不明）。

受容することを見出すとともに，ゴカイの成体が捕食者

これまでに，ゴカイの Opn3 では，発色団分子レチナー（魚）の影を感知し，忌避行動（頭部を引っ込める）をル（ビタミン A の誘導体）結合部位近傍に存在する Lys-

起こすために用いていることを明らかにした(Ayers et al.,94 残基を，アミノ酸側鎖の極性の小さい Thr 残基などに

BMC Biol., 2018)。

置換すると可視光受容体になる，すなわち Lys-94 残基は，ゴカイの持つ２種類の Opn3 は異なる色を受容するとゴカイ Opn3 が紫外光センサーとしてはたらくために必ともに，光受容した活性状態がさらに光を受容すると，須な役割を果たしていることを見出していた。このゴカ

もとの状態に戻る（不活性化する）特徴を持つ。そこで，

イ Opn3 が紫外光を受容する分子メカニズムをさらに詳

光刺激によってシグナル伝達をオン・オフできる光操作

細に検討するために，Opn3 とレチナールとの相互作用にツールとして，ゴカイ Opn3 を利用することにも現在取ついて，赤外分光法を用いて野生型と Lys94Thr 変異体でり組んでいる。

2．自己免疫性脳炎における自己抗体の標的蛋白質の同定
木村暁夫，吉倉延亮（岐阜大学大学院医学系研究科）
横井紀彦，深田優子，深田正紀

近年，自己免疫性脳炎患者より，NMDA 受容体や行う。対象患者は，当科（岐阜大学神経内科・老年内科）

AMPA 受容体などの神経シナプス膜表面蛋白を標的抗に入院した自己免疫性脳炎患者とし，実験に用いる検体

原とする自己抗体の報告が相次いでなされており，これは，通常の診療行為で採取した血清・髄液を用いる。

らの自己抗体は診断ならびにその後の治療法の選択に2018 年度は，一昨年度より継続して行っているラット

極めて有用なバイオマーカーである。一方，臨床におい海馬初代培養神経細胞を用いた免疫染色により，59 名のては，既知の自己抗体を有さない自己免疫性脳炎患者を

小脳失調を主症状とする自己免疫性脳炎患者の血清およ

度々経験することがある。これら患者の血清・髄液を用び髄液中より，新たに神経細胞膜表面抗原を認識する自己い，ラット・マウスの培養神経細胞を抗原とする免疫沈抗体の検出を行った。その結果，ニューロンの膜表面抗原

降法により，抗原抗体複合物を検出し，質量分析装置をに対する自己抗体の存在が示唆された症例が 9 例，グリ用い標的抗原蛋白質を同定することを目的とした。また，

ア細胞の膜表面抗原に対する自己抗体の存在が示唆され同定した自己抗体を検出する cell based assay 系の確立をた症例を 11 例認めた。今後，この抗体陽性患者の血清を169

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

用いて免疫沈降法と質量分析により新規抗原蛋白の同定

告（Yoshikura N, Kimura A, Fukata M et al. J Neuroimmunol.

を行う予定である。また，同じ患者血清を用い cell based

2018; 319:63-67）した患者に加え，新たに 1 名の陽性患者

assay により抗 mGluR1 抗体を測定したところ，昨年度報を同定し，治療介入へとつなげることができた。

3．髄鞘のシナプス結合制御機構の解明による新規治療アプローチの開発
大野伸彦（自治医科大学医学部解剖学講座組織学部門）
Huy Bang Nguyen，Truc Quynh Thai，Sui Yang（山梨大学解剖学講座構造生物学教室）
最近の研究から，灰白質における樹状突起と軸索間のSEM による 3 次元再構築とオルガネラの定量解析の結

シナプス結合の減少が，脱髄疾患において神経症状の進果，このシナプス終末の減少は残存終末の synaptic bouton

行に深く関わる可能性が示唆された。本研究では脱髄にの体積増加と，内部のミトコンドリアの体積増加を伴っよって引き起こされる軸索終末部のシナプス結合の変ており，残存終末のシナプス伝達の変化が起こっている化とそのメカニズムを明らかにすることで，髄鞘による可能性が示唆された。また，免疫組織化学的検討の結果

神経細胞間のネットワーク（コネクトーム）制御機構のから，シナプス終末の減少と同時に登上線維-プルキンエ

解明と，シナプスの機能と可塑性を保持する新たな治療

細胞シナプスの結合に関わる登上線維の C1ql1 の発現低戦略の開発の端緒を築くことを目標とした。今年度は下がみられるデータが得られた。以上から，慢性脱髄モ

PLP4e マウスを用いて，脱髄による軸索終末への影響と，デルにおいて，シナプス終末の減少とともに，残存シナ

それに伴うオルガネラ動態の変化について，解析を行っ

プス終末の形態変化とオルガネラ動態変化が惹起された。SBF-SEM による観察結果から，PLP4e マウスの小脳

ること，そしてシナプスオーガナイザー分子の発現の変白質では 3 ヶ月齢から 5 ヶ月齢にかけて慢性進行性の脱化が関わる可能性が示唆された。これらの結果の一部を髄が起こることがわかった。この脱髄の進行に伴って，原著論文として発表した[Nguyen et al. Med Mol Morphol

小脳皮質における登上線維-プルキンエ細胞間の vGluT2

2018]。

陽性シナプス終末の減少が起こることが分かった。SBF-

4．ミクロトーム組込み型走査電子顕微鏡(SBF-SEM)を用いた
脳動脈瘤形成における超微細形態変化の解明
小関宏和（東京女子医科大学
大野伸彦（自治医科大学
志茂

東医療センター医学部

聡（健康科学大学

組織学部門）

健康科学部

青木友浩（国立循環器病研究センター研究所

分子薬理部

安部倉
岡

解剖学講座

脳神経外科）

作業療法学科）
創薬基盤研究室）

友（京都大学

脳神経外科）

美栄子（東京女子医科大学

脳神経外科）

脳動脈瘤はくも膜下出血の原因疾患であるが，破裂を中心的な細胞である。一方で，脳動脈瘤病変において中予防する薬物治療は存在しない。そのため，脳動脈瘤の膜平滑筋細胞が形態変化を起こし脱落していることが病態制御機構の解明による新規薬物治療開発が社会的

病理学的特徴とされており，そのために血管壁の強度低に重要である。ここで，中膜に存在する平滑筋細胞は細下が生じ病変の進展や破裂をもたらしていることが推

胞外基質の分泌により血管壁の強度を維持するための測される。従って，脳動脈瘤病変部の中膜平滑筋細胞の170

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

脱落の経時的推移とそれを制御する分子機構を明らかの断裂と中膜平滑筋細胞の脱落がほぼ完成し，ヒトの進とすることは，将来的にそれらの機構を標的とした脳動

行した脳動脈瘤と一致する病理学的特徴を観察するこ脈瘤破裂予防のための新規の薬物治療法の創出につなとが出来る。
今回，脳動脈瘤ラットモデルに誘発された各病期（脳がる可能性がある。
このような背景をもって，まず病態形成伸展過程にお動脈瘤形成前，脳動脈瘤発生初期，脳動脈瘤進展過程，

ける中膜平滑筋細胞の変形や脱落の経時的推移を検討

進行した脳動脈瘤病変の完成後）の脳動脈瘤病変を摘出することを計画した。しかし，ヒトにおいて脳動脈瘤病

し，それらから作製した組織切片に対してミクロトーム

変部全体の標本を採取することは不可能である事や病組み込み型走査電子顕微鏡を用いて超微細構造の観察

変個々の疾患背景の多様性や病期の多様性により解析を行った。その結果，病変部の中膜平滑筋細胞は脳動脈が困難である事から，先に樹立した脳動脈瘤ラットモデ瘤形成前と比較し表面積は変化せず容積が進行性に減ルを使用した。脳動脈瘤ラットモデルでは，高塩分食負少し最終的に 30%減少した。また，細胞の長径は脳動脈

荷による高血圧誘導と片側総頚動脈結紮により対側の瘤の病期を通して変化がなく，一方で短径は経時的に減脳血管分岐部に負荷される血流ストレスを増加させる

少し最終的に 55%減少した。すなわち，紡錘形であった事によって，ほぼ全例で総頚動脈結紮側と対側の脳血管

中膜平滑筋細胞は徐々に扁平化した。また，中膜平滑筋

分岐部に脳動脈瘤の誘導が可能である。また，誘導され細胞数は脳動脈瘤発生初期から経時的に一貫して減少た病変は上記の外科的介入の術後 30 日前後で内弾性板し続け，減少率は最終 80％に達することが確認された。

5．SBF-SEM を用いた髄鞘の軸索機能調節機序の解析
林明子，馬場広子（東京薬科大学

薬学部

機能形態学教室）

高等動物の神経系では，多くの軸索が髄鞘によって覆CST 欠損マウスは，髄鞘のランビエ絞輪隣接部分

われている。髄鞘は神経軸索の跳躍伝導発生のみでなく，(paranode)の髄鞘・軸索間結合(paranodal axo-glial junction:

軸索上のチャネルなどの機能分子の局在化，軸索径や軸PNJ)の形成不全を有し，４週令頃より震えや運動障害が索輸送の調節など様々な面から軸索の機能調節に重要見られ加齢とともに症状は進行する。このマウスではであると考えられる。本研究では，先端電子顕微鏡技術

PNJ の形成不全だけでなく加齢によりミエリンの異常なである SBF-SEM を用いて詳細な形態観察を行うことに膨化が生じることが明らかになった。膨化したミエリン

より，髄鞘による軸索機能調節機序を明らかにすることと軸索について，立体解析を行い大きさなどの計測が進を目的とした。

行中である。末梢神経についても画像解析中である。一方，髄鞘関連遺伝子改変動物として，新規の P0 タンパク

髄鞘関連遺伝子改変動物の中枢神経系と末梢神経系のそれぞれの髄鞘と軸索について SBF-SEM により取得

質関連遺伝子改変動物を解析した。

した画像について，本年度は解析を行った。髄鞘関連遺

髄鞘関連遺伝子改変動物や脱髄モデル動物の神経系

伝子改変動物として硫酸化糖脂質スルファチド欠損

を SBF-SEM を用いて解析することにより，髄鞘の変化（Cerebroside sulfotransferase: CST 欠損）マウスの小脳おが軸索に与える影響を今後より詳細に明らかにできる

よび坐骨神経の髄鞘の形態を解析した。

と考えている。

171

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

6．高脂肪食摂取下における腸管粘膜防御機能と吸収機構に関するメカニズムの解明
志茂聡（健康科学大学健康科学部作業療法学科）
村松憲（杏林大学保健学部理学療法学科）

大野伸彦（自治医科大学医学部解剖学講座組織学部門）
肥満を成因の一つとする 2 型糖尿病は，下痢や便秘な

軸索の Varicosity に多数のシナプス集積を認め，軸索かど様々な自律神経障害を呈し，患者の QOL を低下させらは複数の側枝の形成を認めた。高脂肪食群では軸索はる。これらの発症機序として，食後の高血糖やインスリ

らせん状となり，軸索の Varicosity 内のシナプス集積はン抵抗性にともなう酸化ストレスなど，様々な要因によほとんどみられなかった。高脂肪食群フロリジン投与後り引き起こされていることが考えられているが，その病は，Varicosity 内のシナプス集積とともに軸索に多数の側態や成因については未だ不明な点が多い。本研究では，枝の形成を認めた。一方，軸索内のミトコンドリアの体

腸管粘膜防御機能および吸収機構において重要な役割

積，表面積および短径は 3 群間で有意な変化はみられなを果たす，筋層間神経叢を連続ブロック表面走査型電子

かった。免疫組織化学的解析では, 通常食群の筋層間神

顕微鏡 (SBF-SEM)を用いて 3 次元的再構築による解析

経叢内および筋層間の軸索に沿って，顆粒状のをおこない，高脂肪食摂取下における腸管吸収機構のメ

Synaptophysin 陽性像を豊富に認めた。一方，高脂肪食群

カニズムを解明することを目的とした。

では筋層間神経叢内の陽性像は減弱していた。しかし，
高脂肪食群フロリジン投与後は，顆粒状の Synaptophysin

4 週齢から高脂肪食の給餌を開始し，20 週齢まで飼育された肥満 2 型糖尿病モデルマウス(高脂肪食群)を用

陽性像を筋層間神経叢内に多く認めた。

いた。一部は，糖吸収阻害薬フロリジンを組織採取の前

高脂肪食摂取により，耐糖能異常が引き起こされた前日および当日に皮下投与した。対照群として，通常食で糖尿病状態において，軸索の形態変化および Varicosity の飼育された同週齢のマウス(通常食群)を用いた。麻酔下シナプス動態の異常を惹起すること。さらに，フロリジ

で小腸を採取し，OTO 法によるブロック染色をおこないンが軸索に保護的に作用する可能性が示唆された。今後樹脂包埋した。その後，SBF-SEM を用いて Z 軸方向には解析データを増やしていくとともに，画像解析方法の50-70nm 間隔で連続断層像を取得した。

効率化を進めていく予定である。

SBF-SEM による 3 次元超微形態解析では，通常食群は7．SBF-SEM を利用した骨格筋の酸化ストレスによるミトコンドリアの構造変化の解析
渡邉敬文（信州大学学術研究院農学系）
亀谷清和（信州大学基盤研究支援センター機器分析部門）
大野伸彦（自治医科大学医学部組織学部門）
近年の鶏肉産業では過度に成長した肉用鶏(ブロイⅠ型筋線維では遅筋は太く直線状のミトコンドリアがラー)の胸肉に炎症が起こる事例が多く報告されている。

筋原線維と平行して観察された。脂質滴は筋節の構成単

現在までにこの異常は骨格筋の酸化ストレスから起こ位となる Z 線に沿って規則的にミトコンドリアに埋め込ることが有力な仮説となっている。昨年度までの基礎研まれていた。これによって，骨格筋は筋線維のタイプに

究では胸肉の多くを占め嫌気的代謝能の高い速筋であよってミトコンドリアの形態を変化させていることがるⅡb 型筋線維と，好気的代謝能の高い遅筋であるⅠ型

明らかにされ，本年度は酸化ストレスにより炎症を起こ

筋線維のミトコンドリアを 3 次元的に解析した。Ⅱb 型

した胸肉のミトコンドリアの解析を行う予定であった。

筋線維では小型のミトコンドリアが多く存在し，一方でしかしながら，申請者の所属変更による研究設備の移設

172

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

ための実験開始の遅延に加えて，飼育実験中の 9 月 6 日

線維に占めるミトコンドリアの体積率と 1 個あたりのミに北海道で発生した地震による 2 日間の停電のため，実トコンドリアの体積はⅠ型筋線維，ⅡA 型筋線維，ⅡB

験を途中で中止する事態となった。また，その後の復旧型筋線維の順で値が高かった。脂質滴はⅠ型筋線維より作業のために SBF-SEM 観察に供するサンプルの採取はも存在量は少なかったが，同じ速筋に分類されるⅡB 型

実施出来なかった。そのため，昨年度までに SBF-SEM 観筋線維とは異なり存在を認めた。過剰な脂質滴は筋収縮察を行っていたⅠ型とⅡ型の中間型とされるⅡa 型筋線を阻害すると報告されており，ⅡA 型筋線維は瞬発力を維のミトコンドリアの 3 次元構造解析を行った。

維持するために脂質滴を減らしていると考えられる。以

3 次元立体構築像から，ⅡA 型筋線維のミトコンドリ

上から，収縮特性および代謝特性においてⅠ型とⅡB 型

アはⅠ型筋線維で観られる形態を呈するミトコンドリの中間型を示すⅡA 型筋線維は，ミトコンドリアと脂質

アとⅡB 型筋線維で観られる形態を呈するミトコンドリ

滴の形態特性からも両者の中間型であることが証明さ

アが混在していた。昨年度までの成果と比較すると，筋れた。

8．成体脳内における新生ニューロンの高速移動を制御する超微細構造の解析
澤本和延，金子奈穂子，澤田雅人，松本真実，川瀬恒哉（名古屋市立大学大学院医学研究科再生医学分野）
大野伸彦（自治医科大学医学部解剖学講座組織学部門・生理学研究所超微形態研究部門）
古瀬幹夫（生理学研究所細胞構造研究部門）

位置，それらの移動相との関係を定量的に解析した。

側脳室周囲組織である脳室下帯では，成体でも持続的②にニューロンが産生されている。産生された幼若な新生

移動する新生ニューロン間の接着の解析

ニューロンは移動能が高く，先導突起と呼ばれる短い突新生ニューロンは，嗅球や傷害部へ移動の際に，細長起を前方に伸ばして高速で嗅球に移動する。これらは嗅い細胞塊を形成し，互いを足場としている。新生ニュー球で成熟し，嗅覚神経回路の可塑性に寄与する。また傷

ロン同士の接着状態と移動相との関係を SBF-SEM・3 次

害後には，損傷部に移動してニューロン再生に寄与する。

元再構築法により定量的に解析した。

この移動を制御する様々な分子が報告されてきたが，実③

新生ニューロンと活性化アストロサイトの接触の解析

際に新生ニューロンがどのように周囲組織・細胞と接し，移動に必要な足場を形成しているのかは不明である。本

脳梗塞で活性化したアストロサイトによる新生研究では，走査型３D 電子顕微鏡を用いて，新生ニューニューロンの被覆，新生ニューロンとの接触によるアス

ロンの周囲組織との接触・接着形態を網羅的に解析し，

トロサイト表面の微細構造の変化を SBF-SEM・3 次元再成体脳内での高速移動制御に関わる微小環境との相互構築法を用いて明らかにし，この成果に関する論文発表

作用の形態学的特徴を明らかにすることを目的とし，以を行った（Kaneko et al, Science Advances, 2018）。

下の解析を行った。

④①

出生時イベントによる脳室下帯の構造変化
出生時イベントがその後の脳室下帯の細胞構築に与新生ニューロンの一次繊毛の解析

える影響を SBF-SEM・3 次元再構築法により解析した。

SBF-SEM・3 次元再構築法を用いて，嗅球へ移動中の
新生ニューロンに存在する一次繊毛の細胞内での形状・173

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

9．組織化学的手法を応用した細胞超微形態の三次元構造観察
臼田信光，深澤元晶，野田宮川亨（藤田医科大学 医学部）剛，中尾章人（藤田医科大学 総合医科学研究所）
大野伸彦（自治医科大学 医学部）

SBF-SEM により細胞構造を観察する際，組織化学的染
色により電子密度高く標識を行い細胞小器官の立体構造を効率よく観察し，超高圧電顕の併用により，細胞全体についての 3 次元構造観察に進めることを計画した。
Golgi 装置について，肝細胞などの種々の組織を材料として，還元オスミウム法 （ZIO）法を行い，超高圧電顕観察と SBF-SEM 観察を行ってきた。ferricyanide osmium(FO) 法を施した胃底腺壁細胞の細胞内分泌細管と肝細胞の形質膜，alkaline phosphatase (Alpase) 染色を施した小腸粘膜上皮細胞の観察を行った。
【材料と方法】ラット胃，十二指腸，肝組織をグルタ
ルアルデヒド固定し材料とした。ZIO 法では，Zn, I, Os を含む染色液で，FO 法では，Ferricyanide 添加 Osmium 液

図 1：ZIO 法を施した膵臓外分泌細胞の Golgi 装置の通常電顕で，Alpase 染色では，Mayahara 法によりクエン酸鉛液で観察写真（0.1 μm 切片，バー：0.5 μm）。

染色した。樹脂包埋後，0.1 μm 厚の超薄切片を通常電顕で，1-3 μm 厚で作製した厚切り切片を 1250M を用い，加速電圧 1000kV で観察した。
【結果】昨年報告した肝細胞の ZIO 法による染色と同様に，膵臓外分泌細胞でも電子密度高く Golgi 装置が観察された。膵臓外分泌細胞の ZIO 法で染色した Golgi 装置を示す。図 1 では通常電顕観察，図 2 では超高圧電顕観察所見を示す。FO 法によれば，細胞内分泌細管や形
質膜が，Mayahara 法によれば，細胞膜や小胞体が明瞭に染色された（図省略）。これらについて今後 SBF-SEM 観察を行う。
【結論】SBF-SEM では反射電子を観察するが，その量は原子番号に依存する。つまり，重金属を利用すれば，はっきりした画像が得られる。ZIO 法に加え，FO 法とMayahara 法では高いコントラストの画像が得られ，通常電顕と超高圧電顕の双方で使用することができる。SBFSEM でも使用可能と予想している。超高圧電顕では構造

図 2：同標本の超高圧電顕写真（3 μm 切片，バー：3 μm）。

の詳細が描画可能で，SBF-SEM においては細胞全体像が描画可能であるので，両機器の長所を活かした併用が大きな効果があると考える。

174

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告10．神経幹細胞からニューロン，グリア細胞への分化過程の形態学的解析
後藤仁志，小野勝彦（京都府立医科大学大学院
大野伸彦（自治医科大学

神経発生生物学）

医学部解剖学講座組織学部門）

発生期の神経幹細胞は，分裂をしながら適切な時期に構造物がグリコーゲンであることが示唆された。このよ

神経細胞やグリア細胞へと分化する。その過程において，

うな構造物を Microscopy Image Browser ソフトウェアをそれぞれの細胞に特徴的な細胞内小器官などが発達す用いてセグメンテーションを行い，Amira ソフトウェアると考えられる。本研究では，発達期のそれぞれの細胞で三次元構築を行った。その結果，脳室層の細胞体近傍に特徴的な微細構造を解析する目的で，SBF-SEM を使っでは，細胞質に比較的均一に分布していることが観察さた微細形態の三次元再構築を行った。

れた。神経幹細胞は，細胞内に神経幹細胞は細胞体が脳

グリコーゲンは，これまでに電子顕微鏡観察における室内にあり，そこから長い突起を表層まで伸ばしている。

発生期の神経幹細胞のマーカーとして用いられていた。

SBF-SEM を用いて，E15.5 日齢の神経幹細胞の全体構造

これまでに，発生期におけるグリコーゲン代謝の生理的を撮像することは難しいことから，今後大脳皮質表層部

意義を解析しているが，このグリコーゲン顆粒の神経幹分にフォーカスして同様の解析を行う予定である。

細胞における細胞内分布を明らかにするため，E15.5 日

また，神経幹細胞からグリア細胞系へと分化する細胞

齢の C57/BL6 胎仔マウスの大脳皮質をモデルとし，脳室の微細形態を解析する目的で，マウス P4 視神経の SBF-

層の神経幹細胞を生理学研究所電子顕微鏡室の SBF-

SEM による撮像・セグメンテーションを行った。この時SEM で撮像した。また，グリコーゲン合成の遺伝子を欠期の視神経には，視神経の軸索近傍にオリゴデンドロサ

く Gyg 欠損マウスの同時期の脳を同様の手法にて撮像

イト前駆細胞や，アストロサイト，ミクログリアが含ました。野生型マウス脳の SBF-SEM による撮像では，画れている。オリゴデンドロサイトはアストロサイトと比像一枚あたり，40 nm の厚さで切った切片を観察した。

較して，細胞体から比較的分岐の少ない突起を有していグリコーゲン顆粒は数 10 nm であることが報告されていることなど，それぞれの細胞種に特異的な細胞内微細構るため，複数枚の画像にわたって観察されない顆粒状の造を見出している。今後，より発生段階の進んだ視神経

構造物がグリコーゲンと同定した。また，このような構を同様の方法によって観察し，その構造を解析したいと造物は，Gyg 欠損マウスの顕微鏡像では頻繁に認められ考えている。

なかったことから，野生型マウスで観察された顆粒状の11．社会ストレスによる脳組織の超微細な細胞生物学的変化とその機序・役割の解明
永井裕崇，古屋敷智之（神戸大学大学院医学研究科薬理学分野）
大野伸彦（自治医科大学医学部組織学部門）
古瀬幹夫（生理学研究所細胞構造研究部門）
社会や環境から受ける心理的ストレスは，短期的には容を引き起こすことが示されてきた。このように，スト

適応的変化を引き起こすが長期的には精神疾患の発症

レス抵抗性の増強や減弱に応じて，前頭前皮質神経細胞

リスクとなる。これまで，短期的なストレスがドパミンの樹状突起やスパインの形態は大きく変化する。この形

D1 受容体を介して神経突起やスパインの造成とストレ態変化には細胞内小器官やグリア細胞が重要と考えら

ス抵抗性の増強を引き起こすこと，ならびに長期的なス

れるが，これらのストレス病態における関与は殆ど不明

トレスがミクログリア活性化やミクログリア由来の炎である。本研究は三次元電子顕微鏡を用いることにより症関連分子の活性化を介して神経突起の退縮と情動変神経細胞とグリア細胞並びにその細胞内小器官を同時175

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告に可視化し，ストレス病態における組織細胞生物学的変果，単回の社会挫折ストレスがミクログリアによる軸索化の実態解明を目的とする。

の囲い込み面積を増大させる一方で，反復の社会挫折ス

本研究では，観察対象の C57BL/6 マウスをより体格のトレスは増大させないことが分かった。一方で，ミクロ大きく攻撃性の高い ICR マウスに 1 日 10 分間暴露する

グリア突起中における神経構成要素（軸索，スパイン，

社会挫折ストレスモデルを用いる。平成 29 年度，30 年

シナプス）の貪食については，コントロール群，単回ス度を通じて単回もしくは反復（10 回）のストレスに供しトレス群，反復ストレス群について群間の有意な差は認たマウスの脳を回収し，SBEM (Serial block-face electron

められなかった。これらの知見は，ストレス急性期におmicroscopy)により前頭前皮質第 II/III 層の連続電顕画像

いてはミクログリア―軸索相互作用が亢進すること，そを取得してきた。平成 30 年度には画像解析のワークフ

してストレス慢性期においてはその相互作用亢進が減ローを確立し，これまで，樹状突起とスパイン，シナプ

衰することを示唆する。加えて，樹状突起スパインの形

ス並びにシナプス周囲のグリア細胞，スパインや軸索付態解析も進行中であり，一定量の結果が得られ次第盲検

属の細胞内小器官の三次元再構成を行ってきた。その結を解除して統計学的な解析に供する予定である。

12．細胞分化・老化過程を 3 次元構造解析するための技術開発
岩根敦子（国立研究開発法人理化学研究所，生命システム研究センター）
大野伸彦（自治医科大学医学部解剖学講座組織学部門）
齊藤成（藤田医科大学医学部解剖学講座 II）

細胞や組織内の重要なイベントを可視化するために，開発である。次に，分化過程に伴う核や細胞内小器官の近年，様々な顕微鏡が開発されている。その中で電子顕形や密度，相互作用だけで無く，細胞接着面の構造情報

微鏡観察は標的分子並びに細胞小器官だけでは無く，そを得るため，接着面側の未加工試料での計測が必要であれを取り囲む環境を含めた超微細構造を可視化出来る

るが，多少計測の困難さを伴ったものの，ほぼ系も立ち利点がある。

上がり，後は分化ステージの異なる細胞情報を増やす段

筋細胞分化過程における細胞立体構造の変化に注目

階に来ている。現在，得られた連続 SEM 像から Amira をした。具体的には特異的分化マーカー/ qPCR を用いての用いて分化過程の観察・３D モデル作成の解析を行って生化学的な確認，先端光学顕微鏡を用いてのタイムラプ

いる（図：分化誘導 5 日目の C2C12 細胞）。一方，従来

ス解析を元にその時期を把握しながら，先端電子顕微鏡

より問題視とされている樹脂に起因するチャージアッ

計測を行う必要性を感じ，単相の細胞を分化誘導する事

プ等は連続二次元画像取得には影響を与えるが，染色方により生じる立体的な変化も加味しながら分化細胞間法，コーティングやアースの取り方の工夫でかなり軽減

や未分化の細胞との相互作用をより効率的に計測するされた。

ため，試料の形状と計測時間との関係にも注目した。

本年度は 2 回，齊藤先生に，計測の支援をして頂けた

C2C12 未分化細胞は単層細胞であるが，分化誘導に従い，のは非常に有り難いことであったが，昨年同様，やはり，核の多核化と細胞質の広がりと厚みの増大を伴うが，そ二台の SBF-SEM の装置の何らかのトラブルがあると，の可視化，定量化も容易になってきた。細胞内の構造情

計測試料数を増やすことに困難さは否めず，異なる分化報としては分化に伴い積極的にミトコンドリア間の連ステージの構造情報の違いを明らかにする様な研究課携が行われている様子も光顕/電顕観察両者から明らか

題にはもう少し時間がかかりそうである。さらにダイアとなり，両顕微鏡の特徴を生かしながら研究を進める系

モンドナイフの切削間隔では構造情報が欠損する可能も立ち上がりつつある。これは分化のみならず，発生，性に関しては組み合わせるべき新たな計測技術開発の老化過程にむけて微細構造解析を行う重要な基礎技術

必要性を感じる。

176

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告13．減数分裂におけるミトコンドリアの動態と酸化ストレスによる影響の解明
若山友彦（熊本大学大学院生命科学研究部・生体微細構築学分野）
大野伸彦（自治医科大学医学部・解剖学講座組織学部門）
齊藤成（藤田医科大学医学部・解剖学Ⅱ）

析ソフト Amira を用いて画像セグメンテーションした造精子形成は，精祖細胞の有糸分裂，精母細胞の減数分

精細胞の三次元再構築像を作成した。

裂，精子細胞の形態変化（精子完成）からなる複雑な過程である。減数分裂では，染色体数と DNA 量が半減す

ラット精巣をSBF-SEMで観察して精細管について40 nm

る。この時，細胞小器官の挙動については，よく分ってごとの連続画像を得た。得られた連続画像より，シナプトいない。細胞小器官の中で，特に，ミトコンドリアに着ネマ構造をマーカーに精母細胞と先体をマーカーに精子目した。ミトコンドリアは，分裂と融合を繰り返し，好細胞を同定し，5 個の精母細胞と 10 個の精子細胞を解析

気的なエネルギー産生や細胞死を制御し，その機能障害した。三次元再構築像を作成した結果，精母細胞と精子細により雄性不妊を引き起こす。本研究では，減数分裂前胞のミトコンドリア数は，それぞれ 425.4±155.7 個と後の造精細胞のミトコンドリアの挙動を SBF-SEM を用

428.1±25.0 個で両者に差はなかった。しかし，精母細胞

いて三次元微細構造レベルで明らかにすることを目的

では，ミトコンドリア数にバラつきが大きいことが分かっとした。

た。また，ミトコンドリアは，精母細胞では細胞質全体にWistar ラット精巣を細切し，固定後に炭素粒子を含む

分布するが，精子細胞では辺縁部に多く分布した。

エポン樹脂に包埋した。SBF-SEM を用いて，電子顕微鏡

ラット精巣において，1 個の精母細胞と 1 個の精子細胞レベルの連続画像を取得した。画像解析ソフト ImageJ をのミトコンドリア数に違いがないので，減数分裂により 1

用いて画像変換後，Microscopy Image Browser を使って得

個の精母細胞から 4 個の精子細胞が形成されるが，ミトられた連続画像から造精細胞の核とミトコンドリアをコンドリア数は約 430 個になり，ミトコンドリア総数が制

画像セグメンテーションして抽出した。さらに，画像解御されていることが示唆された。

14．海産環形動物の環境感知能力から探る環境適応メカニズム
荻野哲也，豊原治彦（京都大学大学院農学研究科）
鈴木喜郎，富永真琴（生理学研究所／生命創成探究センター）

海産環形動物はほぼすべての海底環境に適応し，その範応が重要となるが，これらの適応に先んじて環境を正確に

囲は深海熱水噴出孔や貧酸素環境といった非常に過酷な把握するセンサー分子の感知範囲の変化が起こることが環境にも及ぶ。生息域の拡大には生理学的，行動学的な適予想される。そこで本研究では海産環形動物の優れた環境

177生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

適応能力を解明することを目的とし，深海熱水噴出孔環境

活性化が確認できなかった理由として，TRP チャネルのに適応したマリアナイトエラゴカイ(Paralvinella hessleri)

細胞膜への移行が起こっていないことが予想された。そ及び貧酸素環境に適応したイトゴカイ (Capitella teleta)

こで海産環形動物の TRP チャネルが HEK293T 細胞発現の 2 種を対象に，環境感知センサーとしての寄与が予想さ系において膜移行しているかを調べるために，N 末端にれる TRP チャネルの機能解明を試みた。

myc tag を付与した海産環形動物の TRP チャネルを

海産環形動物の TRP チャネルの機能を解明するため

HEK293T 細胞にトランスフェクションし，その局在を抗に，マリアナイトエラゴカイからは TRPA (PhTRPA) 及

myc 抗体を利用したウエスタンブロット及び蛍光免疫染

び TRPV-like (PhTRPV-like) を ， イ ト ゴ カ イ か ら は色によって調べた。その結果，海産環形動物の TRP チャ

TRPAbasal 2 種(CtTRPAbasal) をクローニングし，アフリ

ネルは HEK293T 細胞において発現することが確認されカツメガエル卵母細胞発現系における電気生理学的手法

たものの，膜移行していないことが明らかとなった。

を用いてこれらの TRP チャネルを活性化させる刺激の以上の結果から，海産環形動物の TRP チャネルは探索を試みた。熱刺激や冷刺激などの温度刺激，AITC やHEK293T 細胞内に発現させても膜移行が起こらず機能

カプサイシンなどの化学刺激及び低酸素に曝露したが，解析ができないことが明らかとなった。さらにアフリカ

これらの TRP チャネルの活性化に起因する電流は観察

ツメガエル卵母細胞においても活性化による電流が観察されなかった。そこで HEK293T 細胞発現系におけるカ

されなかったことから膜移行が達成されていない可能性

ルシウムイメージング法を用いて海産環形動物の TRPが予想された。未だ解明されていない海産環形動物のチャネルを活性化させる刺激の探索を試みたが，上記のTRP チャネルの機能を明らかにするためには，膜移行が刺激に対する TRP チャネルの活性化は観察されなかっ達成できるホスト及びコンストラクトのさらなる検討がた。上記発現系において海産環形動物の TRP チャネルの必要である。

15．温度感受性 TRP チャネルの細胞応答と調節メカニズムの解明
太田利男，眞境名梓，高橋賢次（鳥取大学・農学部）
齋藤茂，富永真琴（生理学研究所／生命創成探究センター）

動物の行動を制御するために，現在様々な忌避剤が用た，ホールセルパッチクランプ法により pulegone によっいられている。忌避剤の作用機序には神経毒作用によるて誘導される電流を測定した。更に，ニワトリ足底内へ

動物の生体恒常性の破綻などがあるが，土壌や食品へのの pulegone 投与による行動変化について検討した。

残留による環境への悪影響を与えるものも多い。それ故，

Pulegone はニワトリ知覚神経細胞において濃度依存性

ヒトに対する影響が最小限で，かつ環境毒性が少ない忌に[Ca2+]i を増加させ，その反応は低濃度から[Ca2+]i 増加

避剤の利用が望まれる。忌避剤はしばしば動物に対してが起こるタイプと高濃度から起こる二つのタイプに分類

不快感や侵害作用（痛み）を引き起こす。Pulegone はペされた。TRP チャネル選択的アゴニストとアンタゴニス

ニーロイヤルミントに含まれる精油成分であり鳥類忌避トを用いた解析によって，前者には TRPM8，後者には剤として用いられているが，その分子標的は明らかにさ

TRPM8 に加えて TRPA1 チャネルが関与していることがれていない。知覚神経には種々の侵害受容性 TRP チャネ分かった。このことは各種 TRP 遺伝子発現細胞を用いたルが発現していることが知られているため，研究では，

実験によって確かめられた。高濃度の pulegone はニワト

ニワトリ知覚神経に対する pulegone の作用について検討

リ TRPM8 を抑制したがニワトリ TRPA1 を抑制しなかっした。

た。一方，マウス TRPM8，TRPA1 とも pulegone によりニワトリ知覚神経細胞，ニワトリ及びマウス由来 TRP

抑制され，その効果には動物種差があることが分かった。

チャネルを異所性発現させた細胞を用いて蛍光イメージ

Pulegone をニワトリ足底内に投与すると疼痛関連行動がング法による細胞内 Ca2+濃度（[Ca2+]i）測定を行った。ま引き起こされ，その行動は TRPA1 アンタゴニストの前178

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

投与によって抑制された。

から鳥類に優位な忌避剤であることが示唆された。本研以上の結果から，pulegone による忌避作用の分子標的

究は TRP チャネルの機能における動物種間差のメカニ

は TRPA1 であることが示された。更に，pulegone はマウ

ズムの解明に加えて，新たな忌避剤の探索に有用な情報

スとは異なり，ニワトリ TRPA1 を抑制しなかったことを提供すると考えられる。

16．グリア細胞に発現する温度感受性分子の探索と機能解析
西本れい，松岡義和（岡山大学病院集中治療部）
森松博史（岡山大学大学院医歯薬総合研究科）
デルーチ サンドラ，富永真琴（生理学研究所／生命創成探究センター）

本共同研究の目的は，低体温療法の脳保護作用の分子基

ログリアに対して RNA 干渉法によるノックダウンを行い，盤を明らかにするため，中枢神経系のグリア細胞ミクログ

タイムラプスイメージングを用いてミクログリアの動き

リアに発現する温度感受性分子を探索し，同定することでを観察した結果，コントロールと差がなかった。これに関ある。本研究計画開始までに，マウスミクログリアの動き

しては，RNA 干渉法の手技自体がミクログリアの状態にに温度依存性があること，マウスミクログリアにはいくつ悪影響を及ぼしている可能性が考えられ，他の方法を検討

かの温度感受性 TRP チャネルかが発現することを既に見することとした。一方，個体レベルでミクログリアの動き出していた。共同研究では，候補の温度感受性 TRP チャの温度依存性について検討するため，生理学研究所生体恒

ネルがミクログリアの温度依存的な動きに関与するのか

常機能発達機構研究部門鍋倉淳一教授の協力のもと，ミク

否か，以下のように実験を行い，いくつかの結果を得た。

ログリア特異的 EGFP 発現マウスを用いて，麻酔下のマウ

はじめに，候補のうちの一つである TRPM4 の活性化阻害

スの脳温度を変化させながらミクログリアの動きを 2 光剤として市販される 9-phenanthrol の作用選択性について，

子励起顕微鏡で観察できる実験条件を確立し，異なる温度

パッチクランプ法で検討したところ，他の温度感受性イオ

条件でのミクログリアの動きを観察した。 結果，ミクロ

ンチャネルの活性も抑制することかがわかった。次に，グリアの突起の動きに温度依存性があることを見出し，in

TRPM4 活性化のミクログリアの動きへの関与を検討する

vitro で得られた結果が個体レベルでも同様であることがため，遺伝子ノックダウンを行った。初代培養マウスミク

確認できた。

17．TRP チャネルの温度依存的活性化における細胞膜脂質の関与
内田邦敏（福岡歯科大学 細胞分子生物学講座）
山崎純（日本大学

生物資源科学部）

富永真琴（生理学研究所／生命創成探究センター）

TRP チャネルの温度依存的活性化メカニズムを明らかに

いくつかの TRP チャネルは多刺激受容体として機能することを目的として行った。

し，細胞内外環境をセンスして情報を電気信号に変換している。TRP チャネルのうち 11 は温度センサーとして

温度感受性 TRP チャネルの細胞内局在並びに温度変も機能していることが明らかになりつつあるが，これら化に対する局在の変化について検討した。これまでチャ

温度依存性を持ったチャネルが温度によって活性化されンバーヒーターを用いて温度を室温から 40 度以上までるメカニズムは明らかにされていない。本計画研究は，上昇させても温度感受性 TRP チャネルの局在に変化はTRP チャネルと細胞膜脂質との相互作用に焦点を当て，みられなかった。今回 IR レーザーを用いた速い（ミリ秒）179生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

温度上昇に対する変化を検討した。EGFP タグを付加しシウム濃度上昇がみられた。膜局在型の GCaMP8 ならび

た TRPV1，TRPM3，TRPM5 並びに TRPM8 チャネルをに TRPV1 を強制発現させた HEK293 細胞においては，

HEK293T 細胞に強制発現させ，共焦点レーザー走査顕微より弱い IR レーザー刺激でもカルシウム濃度上昇が観鏡（オリンパス製）を用いて観察した結果，室温から 45察された。
インジェクションによって導入する細胞内温度プロー度までの速い温度変化に対してもこれらチャネルの局在ブである FPT を HEK293 細胞にインジェクションし，蛍は変化しなかった。
GCaMP8 ならびに TRPV1 を HEK293 細胞に強制発現

光強度変化を観察した結果，HEK293 細胞では蛍光強度

させ，IR レーザー照射によって TRPV1 チャネルが活性変化を指標とした細胞内温度計測は難しいことがわかっ化されるかを検討した結果，45 度まで上昇するレーザー

た。今後，膜透過型及び FPT 以外の温度プローブを検討

刺激によって TRPV1 チャネル活性化に伴う細胞内カルする予定である。

18．膜機能タンパク質温度感受性 TRP チャネルが細胞間接着や細胞移動・増殖に及ぼす影響
吉本怜子，曹愛琳，本田裕子，城戸瑞穂（佐賀大学医学部）
高山靖規，富永真琴（生命創成探究センター）

上皮は生体と外界との境界を規定し，動的なバリアとシウム濃度を変化させることで口腔上皮細胞は細胞間のして生体の恒常性を維持している。近年，消化管や皮膚接着が促進し，上皮シートを形成した。野生型マウスの疾患に上皮バリアの破綻が関連することが明らかにされ細胞のカルシウム存在下での温かい温度刺激は口腔上皮ており，バリア制御への期待は高い。口腔は身体の他の細胞の細胞間の接着を形成し E-cadherin 発現が線状にな部位に比べ幅広い温度変化に常にさらされているが，そる一方で，温度が低いものでは点状あるいは破線状の発れら刺激に適応しながら，粘膜形態を整え，上皮細胞同現様式を示した。TRPV4 欠失マウスから得られた細胞は士の結合を変化させている。さらに損傷を生じることも温かい温度刺激を加えても野生型で見られる線状の細胞少なくないが治癒が速いことが知られている。私たちは，間の E-cadherin の染色様式はほとんどみられなかった。

温度感受性の陽イオン透過性イオンチャネル transient

TRPV4 遺伝子欠失の細胞の増殖や移動への影響も調

receptor potential チャネル群が口腔粘膜上皮バリアの維べた。TRPV4 遺伝子欠失マウスでは，野生型マウスに比持，および，口腔で認められる速やかな治癒にどのようべ細胞増殖マーカーの発現細胞の数が多く，細胞増殖がに関わっているのかを明らかにする目的で体温近傍の温活発であることが示唆された。さらに，培養細胞では細度で活性化される TRP vanilloid 4 (TRPV4)を対象として胞移動が野生型に比べ促進していた。個体レベルでの影研究を行った。

響を知ることを目的として創傷治癒モデルを作製し，治実験には，野生型 C57BL/6 マウスならびに TRPV4 遺癒の状態を比較したところ，TRPV4 遺伝子欠失マウスで伝子欠失マウスを用いた。マウス口腔粘膜には TRPV4 はは野生型マウスに比べ治癒が早まっていることを示すこ発現が認められ，上皮組織の分布は部位により発現様式とができた。

が異なっていた。口蓋粘膜では，特に基底細胞層に顕著以上のことから，TRPV4 が口腔上皮の細胞の増殖や移に発現していた。マウス口腔上皮の初代培養をにおける動に関わり，それらはアクトミオシンを介した細胞間のTRPV4 発現は，細胞膜表面およびアクチンと関連性を示

結合の制御に依る可能性が示唆された。

し，細胞間の結合への関与が確認された。細胞外のカル180

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第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

19．メカノ作動性分子を標的としたドラッグリポジショニング研究津田誠，西山和宏（九州大学大学院薬学研究院）
後藤拓実，前田翔也（九州大学薬学部）

G タンパク質共役型受容体（GPCR）は最も創薬標的にこすことが分かってきた。ITC 化合物による P2Y6R 内在なりやすいタンパク質の一つである。プリン作動性 P2Y6

化は G タンパク質にも β アレスチンにも依存しなかった。

受容体（P2Y6R）は大動脈狭窄（TAC）による圧負荷で

P2Y6R の 14 個のシステイン残基をセリンに置換した変誘発される心臓リモデリングを仲介する，いわば機械的異体遺伝子を作成した解析の結果，細胞内第 3 ループに伸展（メカニカルストレス）感受性をもつ GPCR である

ある 220 番目のシステイン（C220）が ITC の標的となる可能性が示されている。西田研究室との共同研究でことが明らかとなった。P2Y6R (C220S) 変異体を発現さ

P2Y6R 欠損マウスに圧負荷を施したところ，圧負荷によせた心筋細胞株に機械伸展刺激を行ったところ，ITC 化る突然死とその後の心機能低下（心不全）が著しく増悪

合物による P2Y6R 抑制効果は完全に消失した。この結果することが明らかになった。ところが，P2Y6R の唯一のを基に，心筋細胞特異的に P2Y6R を発現させるアデノ随阻害剤である MRS2578 処置マウスでは TAC による心臓伴ウィルスベクターを作成し，P2Y6R 欠損マウスの心筋

リモデリングが抑制される。そこで，MRS2578 の化学特特異的に P2Y6R（野生型および C220S 変異体）を発現さ性に着目し，P2Y6R の求核性と MRS2578 の薬理作用とせる系を確立させた。In vivo での検証は年度内に間に合の関係を調べたところ，MRS2578 はイソチオシアネート

わなかったものの，in vitro 研究により得られた知見は，（ITC）基の親電子反応を介して P2Y6R タンパク質と共

P2Y6R のシステイン求核性が P2Y6R 品質管理に関与す

有結合し，P2Y6R の多量体形成および内在化を促進する

るものの，機械伸展感受性には関与しないことを強く示ことが明らかになった。ITC を有する食品成分（スルフォ唆するものであり，ITC をはじめとする親電子性をもつ

ラファンやアリルイソチオシアネートなど）もまた

既承認薬が P2Y6R の C220 を標的とする新たなコバレン

P2Y6R に作用し，P2Y6R の内在化及びタンパク分解を起

トドラッグとなる可能性を支持するものである。

20．摂食調節ペプチドによるエネルギー代謝調節機構の解明
塩田清二（星薬科大学・先端生命科学研究所），竹ノ谷文子（星薬科大学薬学部運動生理学研究室）
平林敬浩（星薬科大学・先端生命科学研究所），平子哲史（人間総合科学大学 人間科学部）
和田亘弘（東京大学大学院医学研究科），箕越靖彦（自然科学研究機構生理学研究所生）
ガラニン様ペプチド（GALP）は，1999 年大瀧らによっ

間後から呼吸商が GALP 群で Vehicle 群と比較し有意にてブタ視床下部から単離同定された抗肥満作用を有す減少した。また，肝臓中の脂肪酸酸化に関与する遺伝子

る神経ペプチドである。GALP の発見以降，その生理作発現は GALP 群で有意に増加した。また，脂肪組織中の用についての様々な研究がなされており，マウスにおい

脂肪分解に関与する HSL，ATGL の遺伝子発現が増加して，GALP 投与により摂食量と体重の減少を引き起こすた。GALP 投与によりみられた呼吸商の減少は，交感神など，GALP の抗肥満効果が報告されている。GALP を

経遮断により消失した。加えて，肝臓および脂肪組織で脳室内に投与するとその直後に呼吸商が低下することの遺伝子発現の変化も交感神経遮断によって消失した。

を見出した。これは脂質代謝が亢進していることを示唆

これらの結果から，GALP は摂食調節作用に加え，肝臓する結果であり，GALP の新しい生理作用として注目し，および脂肪組織での脂質代謝を改善することで抗肥満C57BL/6 マウスに GALP を脳室内投与後の脂質代謝に与作用を示している事が示唆された。また，GALP によるえる影響を調べた。その結果，脳室内投与後およそ 1 時

脂質代謝亢進作用は交感神経を介していることが明ら

181

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第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告かとなった。このように，GALP は投与直後には，呼吸GK は GALP 群で増加する傾向がみられた。脂質代謝に商の減少が認められているが，投与 16 時間後には呼吸関連する遺伝子発現には有意な差がみられなかった。骨

商は上昇し，Vehicle 群と比較しても高値を示すことを見

格筋の遺伝子発現も調べたが，量群間で有意な差はなら出した。これは，エネルギーとして使われる栄養素が脂れなかった。本研究から，GALP 投与により肝臓での解質から糖質へと変化していることを示唆する結果であ糖系が亢進し，糖新生が抑制させることが示唆された。

る。そこで，投与 16 時間後の糖代謝への影響をしらべ

GALP 投与直後に脂質代謝が亢進することを報告していた。体重に両群間で有意な差はなかったが，投与から解るが，GALP 投与 16 時間後では脂質代謝ではなく糖代謝

剖までの摂食量は GALP 群で減少した。また，血糖値にを亢進し，GALP はエネルギー基質優先性を変化させ，有意な差はみられなかったが，血中中性脂肪値は GALP

脂質優位性のエネルギー代謝制御機構を担うことが明群で減少した。肝臓の糖新生に関連する G6Pase 遺伝子

らかとなった。

発現は GALP 群で減少した。一方で解糖系の酵素である

21．多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのターンオーバーを制御する
グリア細胞及び血管の機能解析
澤本和延，澤田雅人，荻野崇（名古屋市立大学大学院医学研究科再生医学分野）

鍋倉淳一，揚妻正和（生理学研究所生体恒常性発達研究部門）
哺乳類の脳室下帯では，成体でも神経幹細胞が存在し，し，その詳細な制御メカニズムは不明である。そこで本生涯にわたり新生ニューロンを産生している。産生され研究では，ニューロンのターンオーバーが生じる周囲のた新生ニューロンは，嗅覚の一次中枢である嗅球へと移血管およびグリア細胞との関係に着目し，確立した生体動し，抑制性介在ニューロンとして成熟する。一方，古イメージング法を用いて，ニューロンのターンオーバーい抑制性介在ニューロンは細胞死を起こしており，嗅球が生じる微小環境とその制御機構を生きた動物で解析

では抑制性ニューロンが常に入れ替わることで神経回することを目的とした。

路の構造や機能を維持している。過去の研究では，生き本年度は，多光子顕微鏡を用いたニューロンと血管・た動物で同一ニューロンを長期間追跡することが困難

血流の同時生体イメージング法を用いて，嗅球におけるであったため，ニューロンのターンオーバーを制御する

新生ニューロンの移動と血管および血流の関係を詳細

メカニズムは十分に研究されてこなかった。我々は，生に解析した。また，生体で嗅球血管の血流を局所的に調理学研究所生体恒常性発達研究部門との計画共同研究

節する実験系を検討した。以上の実験結果から，成体脳により，多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンの生体イにおけるニューロンの移動および成熟過程は，血管およメージング法を確立し，嗅覚入力による嗅球ニューロン

び周囲の微小環境によって調節されていることが示唆のターンオーバーの時空間的制御を明らかにした。しかされた。

22．ホログラフィック計測・刺激による高次脳機能操作
和氣弘明（神戸大学大学院医学研究科システム生理学分野）

学習・記憶・情動などの高次脳機能は様々な脳領域に動）を創出することで効率的に発現する。近年，これらおける個々の神経細胞が時空間的に整然と発火するこの高次脳機能に伴う神経・グリア細胞集団の活動が 2 光とによって，叙述的な神経細胞集団活動（＝神経回路活子顕微鏡をはじめとした新規光学技術によって検出さ182

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第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告れるようになり，高次脳機能の発現に必要な機能的要素加を認めた。そこで，血液脳関門の透過性に対するミクが明らかとなってきた。私たちは 2 光子励起レーザー顕

ログリアの関与を検証するために遺伝的にテトラサイ

微鏡によって，動物を生きたままで中枢神経系の神経・クリン依存的にミクログリアを除去するマウスを用いグリア細胞の構造・機能を可視化し，これまで中枢神経て，ミクログリアを除去し，LPS 投与後の血液脳関門の系の免疫細胞であるミクログリアが生理的環境におい透過性の変化を検証したところ，LPS 投与後早期では透ては絶えず，その突起を動かすことでシナプスを監視し過性が上昇し，後期では減少した。その為ミクログリアていること，障害脳ではシナプス除去に関与することをは早期では血液脳関門に対して保護的に後期では障害明らかにした(Wake et al., J. Neurosci, 2009)。またミクロ的に働くことがわかった。そのメカニズムを検索するべ

グリアが発達早期においてシナプス形成に関与するこく MRL/lpr マウスにおいて遺伝子発現の網羅的解析をと(Miyamoto, Wake, Nabekura et al., Nature Commun, 2016)

行ったところ，Claudin5 および CD68 が大きく変化してや，正常脳において，ミクログリアがシナプスに接触すいることがわかった。これらの分子を免疫染色したとこることによって，シナプス活動を増加させ，局所神経回

ろ血管に接触するミクログリアに Claudin5 は早期に，路活動の協調性を制御している(Akiyoshi, Wake et al.,

CD68 は後期相に上昇してくることがわかった。また

eNeuro, 2018)ことも明らかした。また最近，ミクログリ

CD68 および Iba1 と AQP4 が共局在することからミクロ

アが血液脳関門の透過性に寄与することも見出し

グリアがアストロサイトのエンドフィートを貪食して(Haruwaka et al., submitted)，総括的にミクログリアの生理いることが示唆された。

機能を明らかにし，その病態への寄与を提案してきたミクログリアの活性化に対して保護的に作用するミ(Wake et al., Trends in Neurosci, 2013, Miyamoto, Wake* et

ノサイクリンを同時に投与するとこれらの貪食活性がal., Front Cell Neurosci, 2013)。このようなグリア機能が失われ，血液脳関門の透過性の増加が抑制されることが明らかになるにつれ，１．さらなる新規グリア機能の探わかった。以上のことからミクログリアは全身炎症にお索およびこれらを神経細胞とともに高精度に操作し，高いて血液脳関門の透過性を制御する因子であることが次脳機能を制御する課題が提起される。そこで，本研究新たにわかった。

ではまずミクログリアの血液脳関門制御について明ら（２）ホログラフィック顕微鏡の開発

かにするとともに，神経細胞―グリア細胞を高精度に制多様な外界の環境を適切に検出（表現，coding）するた

御する顕微鏡（ホログラフィー顕微鏡）の開発を進めた。

めに，脳では低次レベルの情報が統合されて高次レベル（１）ミクログリアによる血液脳関門の制御の情報が構成される。こういった感覚情報処理には神経

ミクログリアは中枢神経系唯一の免疫細胞である。本細胞の活動が高い時間分解能で順序立てて行われると研究では自己免疫性疾患である全身性エリテマトーデ

ともに，その分布が空間的に精密である必要がある(Chen

スモデルマウス（MRL/lpr）およびリポ多糖類（LPS）の

et al., 2015)。そこで本課題では 3 次元高速ホログラム光

腹腔内投与モデルを用いて，全身炎症時の血液脳関門の刺激システムを構築し，これを用いて誘導された連続的透過性の変化およびそのミクログリアの関与を検証しな神経細胞の集団的活動が感覚機能を再現することをた。まず，2 光子顕微鏡を用いた生体イメージングによっ検証する。さらにグリア細胞と神経細胞の同時多点刺激て LPS 投与前後におけるミクログリアの動態を同一個を用いて神経回路再編を誘導することで行う高次脳機体の同一部位を，連日イメージングを行った。ミクログ

能操作を in vitro から in vivo まで階層的に検証すること

リアは LPS 投与一日後より血管周囲に遊走し，血管に接で明らかにすることに取り組んでいる。本研究では 2 光

触するようになった。このような変化と血液脳関門の透子顕微鏡にホログラフィック刺激系を加えた顕微鏡の過性の変化を追跡するために異なる分子量のデキスト構築に成功しており，それによる脳切片の刺激にも成功

ランを連日注入したマウスで，同様に連日イメージングしている。今後さらに生物応用を進めていく。

を行った。血液脳関門の透過性を LPS 投与 4 日後から増183

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告23．Transgenic (TG)マウス（Arc::EGFP-CapZ）を用いた記憶研究鍋倉淳一（生体恒常性発達機構研究部門）
山田麻紀，久保山和哉（徳島文理大学・香川薬学部）

較した。

【目的】

【結果】

近年，記憶を保持する神経細胞は一部（数％程度）であるという説が主流になっており，その少数の記憶担当細胞

スパインを，F-actin と結合する phalloidin（蛍光標識）/スパインを緑色蛍光タンパク質 EGFP によって可視化でで定義し各スパインにおける EGFP-CapZ の蛍光を比較きれば，記憶現象を観測する新しい窓になると期待できる。

したところ，EGFP-CapZ の蛍光が非常に高いスパイン

その目的のため，LTP を起こしたスパインに増加する（top100）での蛍光の積算値に左右差があることから，

CapZ を EGFP と 融 合 し ， 活 動 依 存 に 発 現 で き る

上位の少数の集団での蛍光上昇を，刺激のある側に観察

ArcPromoter によって発現誘導させるようにしたトランス

できたことになる。現在までに，視覚野の他，感覚野でジェニックマウス（Arc::EGFP-CapZ，略称 AiCE-TG）を作も，同様の実験データを得ている。

成した。本共同研究では，多光子顕微鏡を用いた生体イ【考察】

メージング法を活用し，学習タスクによる EGFP 蛍光の経連合学習を必ずしも誘起しない新奇刺激だけで LTP

時変化を AiCE-TG 脳内で解析することを目的とした。

誘起時と同様の EGFP-CapZ のシナプスへの集積が，ご【実験計画・方法】

く少数の皮質スパインで起こる，ということが考察でき記憶が成立する刺激の入力によって AiCE-TG の脳に起た。これは分子変化という点で一種の刺激依存可塑性ときる変化を，EGFP-CapZ の蛍光変化の形で捉えることをもいえ，新しい種類の可塑性を見つけることができた可めざした。移動縞模様での視覚刺激を与え，刺激前後で能性がある。

EGFP-CapZ 蛍光の経時変化を観察できた。そこで固定脳【展望】

切片での実験を組み合わせ，片眼だけに視覚刺激入力しスパインの変化については現状の生体内顕微鏡観察

20 分後に固定し，同一脳切片内で左右の片眼視領域を比では測定誤差が大きいために変化の概要を捉えるにと184

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

どまったものの発見の契機になった。将来的には，体動行うことで，説得力のあるデータを得ることを展望する。

の除去などの技術向上を取り入れて，再度生体内観察を

24．動物モデルへの双方向性計測操作による発振現象の理解
渡辺秀典，虫明元（東北大学大学院医学系研究科生体システム生理学分野）
知見聡美，佐野裕美，南部篤（生体システム研究部門）

小林憲太（ウィルスベクター開発室）

霊長類を動物モデルとして神経活動の発振現象の発か月以上のグループ（2 頭）に大別された。グループ間

生メカニズムとその機能的意義を理解することを目指に実験手技・動物種，またグループ間の個体性別に差はす。任意のタイミングにおける特定の神経活動の制御にない。現在，組織染色を調査中である。
本結果は非ヒト霊長類について運動を惹起するほどよる効果的な脳波の修飾を可能にするために光遺伝学の光感受性タンパクの高効率発現の成功を世界に先駆的手法を用いた。
アデノ随伴ウィルスベクタによってサル一次運動野

けて報告した。当ベクタの使用によって一次運動野の周に光感受性遺伝子（チャネルロドプシン）を注入し，そ期的な神経活動の修飾による運動制御機構の解明が期の光感受性タンパクを発現させた（ニホンザル，4 頭）。

待される。また当ベクタを改良による細胞種特異的な光麻酔下（キシラジン，ケタミン）における一次運動野へ

タンパク発現，経路依存的神経活動制御，遺伝子発現制の光刺激によって上肢の筋活動並びに運動を惹起した。

御システムの導入は，非ヒト霊長類を使った神経情報表

光刺激による運動惹起が観測される期間は，ベクタ注入

現の解明について，非常に有効な実験手法を与える。

後 3 週間から 5 週間のグループ（2 頭）と 3 週間から 2

25．ビオプテリン部分欠乏マウスにおける運動障害発症機構の解析
一瀬宏（東京工業大学 生命理工学院）

知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

黒質線条体系ドーパミンニューロンは，運動機能の調

ニアが主徴となる。なぜ同じ線条体のドーパミン欠乏で節に深く関わっていることが知られており，その機能変あるにも関わらず，ジストニアとパーキンソニズムとい化は運動機能異常を伴う疾患を引き起こす。ドーパミン

う症状の違いが現れるのか，そのメカニズムについてはの生合成は，チロシンの水酸化により L-dopa を合成する

明らかとなっていない。そこで，本研究ではビオプテリ

チロシン水酸化酵素（TH）が律速段階を担っている。TH

ンの部分欠乏マウスモデルを用いて，ジストニアとパーの反応は，補酵素としてテトラヒドロビオプテリン（BH4）

キンソニズムの発症機構の違いを検討することを目的を必要とするため，細胞内 BH4 の欠乏はドーパミン合成としている。
セピアプテリン還元酵素（SPR）は，BH4 生合成の第量の低下をもたらす。
黒質線条体系ドーパミンニューロンが変性するパー３段階に働く酵素である。Spr を欠損するマウス（Spr-KO

キンソン病では，筋強剛，寡動，振戦を主徴とするパーマウス）は，脳内 BH4 量が野生型の約 4 分の１に低下しキンソニズムを呈する。一方，BH4 生合成第一段階のている。成獣の Spr-KO マウスの脳内ドーパミン・ノル

GTP シクロヒドロラーゼ I の変異により引き起こされる

アドレナリン・セロトニン量は，野生型の 10％以下に低線条体のドーパミン欠乏では，不随意運動であるジスト

下しており運動量が少なく，加齢とともに前肢の震えが185

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告現れる。これまでの解析から，Spr-KO マウスでは，大脳

Spr-KO マウスの脳内では，３つのモノアミンが全て欠皮質運動野の電気刺激により淡蒼球内節で現れる三相

乏しているため，症状の発症機構に関する解釈を複雑に性の電位変化（興奮->抑制->遅い興奮）のうち，抑制がしている。そのため，今年度はニューロン特異的な遺伝

野生型に比べて Spr-KO マウスで弱くなっていることが子破壊を行うために，条件付き Spr-KO マウスの作製を明らかとなった。また，淡蒼球内節や外節における進めた。今後，条件付き Spr-KO マウスを用いて特異的ニューロンの自発発火のパターンについても検討し，野に遺伝子破壊を行った際に，上述の三相性の電位変化が生型と比べて異常な神経活動が Spr-KO マウスで増加しどのように変化するか解析する。

ていることを見出した。

26．光刺激法を用いた大脳基底核神経回路機能の解析
籾山俊彦，鈴木江津子，西條琢真（東京慈恵会医科大学・医学部）
知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

大脳基底核における局所神経回路機構解析を目的とし

M1 サブタイプアンタゴニストによって拮抗された。CINsて，線条体の中型有棘ニューロン（medium spiny neurons,

内の G タンパクカスケードを遮断しても IPSCs 抑制は影MSNs）からアセチルコリン性介在ニューロン（cholinergic

響を受けなかった。
また，
paired-pulse ratio および coefficientinterneurons, CINs）への GABA 性抑制性シナプス伝達機構

of variance に対する M1 受容体アゴニストの作用から，およびムスカリン性アセチルコリン受容体を介する修飾

MSNs からの GABA 性シナプス終末に存在する M1 受容機構の解析を，光遺伝学手法を用いて行なった。MSNs の体活性化によって，CINs への GABA 遊離がシナプス前性みにチャネルロドプシン 2 を発現した遺伝子改変マウスに抑制されることが示唆される（論文投稿準備中）。さらの脳スライス標本上の CINs からホールセル記録を行ない，に，前脳基底核の parvalbumin 含有 GABA 性ニューロンのMSNs に光刺激を与えて GABA 性抑制性シナプス後電流

みにチャネルロドプシン 2 を発現させたマウスを導入し（IPSCs）を誘発した。光刺激によって誘発された IPSCsて，同ニューロンからアセチルコリン性投射ニューロンへはムスカリン性アセチルコリン受容体アゴニストによっの GABA 性シナプス伝達を同定した（2019 年度へ継続）。

て濃度依存的に抑制され，この抑制は，ムスカリン受容体

27．ドーパミン受容体遺伝子操作マウスを用いた運動制御機構の解析
笹岡俊邦，齊藤奈英，小田佳奈子，阿部学，田井中一貴，崎村建司（新潟大学脳研究所）
鍋島曜子，鍋島陽一（先端医療研究センター）
知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

大脳基底核の入力部位である線条体は，大脳皮質からン病（PD）では，線条体へのドーパミン作動性投射が失グルタミン酸作動性入力を受け取り，黒質からドーパミ

われ，皮質-線条体神経伝達の障害が PD の症状を引き起ン作動性入力を受け取る。線条体は運動学習において中こすと考えられている。 L-ドーパ治療は PD の標準治療

心的な役割を果たす。皮質-線条体ニューロン伝達の有効の 1 つであるが，PD の L-ドーパの長期治療はジスキネ

性は，運動エラー信号を伝えるドーパミン作動性入力にジアを誘発することが知られている。これはジスキネジ

よって調節される。このシナプス可塑性は運動学習の基

アの皮質-線条体神経伝達において可塑性変化が起こる

本的なメカニズムであると考えられている。パーキンソ

ことを示している。したがって，運動制御における線条

186

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第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

体の機能を理解するためには，線条体へのグルタミン酸
作動性入力とドーパミン作動性入力の間の相互作用およびシナプス可塑性に対するその影響を分析することが重要である。線条体投射神経はドーパミン D1 受容体(D1R)を発現する直接路神経とドーパミン D2 受容体(D2R)を発現する間接路神経に分類される。 NMDA 受容体(NMDAR)はシナプス可塑性に重要な役割を持ち，通常は Mg2+ブロックにより不活性であるが，脱分極は Mg2+
ブロックを解除し，NMDAR を介した Ca2+流入によりシナプス可塑性を誘発する。皮質-線条体神経伝達の可塑性に対するドーパミン作動性入力の効果を分析するために，我々は間接路特異的に活性化 NMDAR を発現する遺伝子改変マウスを作製した。GluN 2A サブユニットの第二膜貫通領域における 595 番目の Asn 残基は Mg2+ブロックに重要である。我々が開発した，組織特異的に目的遺伝子に突然変異を導入する方法（図１, Hayashi et al., Mol.
Brain 2014）を応用して，D2R 遺伝子の制御下で Cre を発現するマウス（図２）との複合変異マウスでは，CreloxP 組換えにより GluN2A サブユニット選択的に Asn 残基から Gln 残基へのアミノ酸置換（N595Q）が導入される。２つの loxP 部位間の野生型配列が Cre の作用によって欠失された場合にのみ，変異型配列が発現される（図１）。N595Q 変異は NMDAR の Mg2+ブロック特性を低下させた。本変異マウスを全脳イメージング技術と自発運動活動と学習と記憶に関する行動テストにより解析
を行った。

187

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計画共同研究報告

28．HIV-1 Gag MA-Env 複合体のクライオ電子顕微鏡解析
湯本史明（高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター）
立石大，島垣和功，大塚雅巳（熊本大学大学院・薬学教育部・生体機能分子合成学分野）
藤田美歌子（熊本大学大学院・薬学教育部・創薬研究センター）
宋致宖，村田和義（生理学研究所）

HIV-1 Gag タンパク質は，イノシトールリン脂質であ置する MA 領域を含みながらもより分子量が大きい

る PIP2 を結合し，ミリストイル基と共に細胞膜に結合し，GagΔp6（Gag 全長分子に近い Gag からその C 末端側の膜表面から膜内を貫通する ENV タンパク質と相互作用

p6 と呼ばれる領域を除いた分子）が今後のクライオ電顕

していることが知られている。また，この Gag の膜結合解析に適するのではないかと考え，GagΔp6 タンパク質にかかわる領域はマトリックス（MA）と呼ばれている。

として大量調製を行った。発現宿主としては大腸菌を用

我々はこれまでに MA を対象として PIP2 アナログや IP6い，GagΔp6 分子およびミリストイル化酵素をコードすとの複合体の結晶化に取り組み，PIP2 アナログ複合体にるプラスミドを用いて両タンパク質を共発現させるこ

ついては結晶化に成功し，さらに IP6 複合体においてはとによって，ミリストイル化 GagΔp6 タンパク質を調製

結晶構造を決定し，MA-IP6 相互作用の詳細を明らかにしした。精製には，Ni アフィニティーカラムおよびゲルろてきた。今後の HIV-1 に対する創薬を考えた際に，MA

過クロマトグラフィーを用い，単一成分としてのサンプと ENV との相互作用界面はそのターゲットとなりうる

ルを得ることができた。そこで，目的タンパク質を構成と予想され，それ故に相互作用の分子機構の解明は創薬する一要素として， 試しに生理学研究所においてネガにおける重要なステップであると考えられる。そこで，

ティブ染色電子顕微鏡観察を行ったが，分子量が 5 万程

今回我々は HIV-1 Gag MA-ENV 複合体についてクライ度と小さすぎるために，単一分子として観察することは

オ電子顕微鏡実験を計画した。

困難であった。今後は Env タンパク質の調製系の確立に

ENV タンパク質はこれまでに X 線やクライオ電顕解

注力し，ミリストイル化 GagΔp6 タンパク質との再構成

析によって，三量体として詳細な立体構造解析が行われを行うことによって本複合体を調製し，ネガティブ染色てきているものの，Gag タンパク質や MA との複合体構

電子顕微鏡解析並びにクライオ電子顕微鏡実験を行い造の解析例はない。この ENV について MA との複合体

たいと考えている。

としてのクライオ電顕解析を見据え，分子の N 末端に位29．バクテリア DNA 凝集構造の位相差電子顕微鏡による観察
金子康子（埼玉大学教育学部）
林真子，ゴーシュ･イリカ（埼玉大学理工学研究科）
村田和義（生理学研究所）

桿状のシアノバクテリア Synechococcus elongatus PCC7942

体であるカルボキシソーム，チラコイド膜，細胞膜をそれを明暗周期下で培養し，規則的に植え次を繰り返すことでぞれ蛍光染色などにより蛍光顕微鏡下で可視化し，細胞分

細胞分裂周期を同調させることができる。この系を用いて，裂時の挙動と相互関係を明らかにしたうえで，正確な微細細胞分裂に先駆けて DNA が凝集構造をとること，この時構造を位相差電子顕微鏡観察によって明らかにすること

ポリリン酸体が対となって配置し，チラコイド膜の形状がを目指す。

変化すること等を明らかにしてきた。本研究では，さらに今年度は，活発に分裂増殖している細胞の培養液に新規に合成された DNA とポリリン酸体，Rubisco の集合

EdU を加えて新規に合成された DNA に取り込ませたの188

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計画共同研究報告

ちクリック反応を利用して蛍光標識させること，ポリリイド膜が DNA を覆い，DNA と同様の波打つような構造

ン酸体を高濃度 DAPI により蛍光染色すること，カルボをとる，５）DNA 凝集時に通常は多角形のカルボキシ

キシソームを蛍光色素でラベルした抗 Rubisco 抗体で標ソームが細長い棒状の構造をとることがある。３）４）

識することを検討した結果，これらすべての細胞構造を

はこれまでに超高圧電子顕微鏡を用いたクライオ電顕

同時に蛍光顕微鏡下で追跡することが可能となった。さトモグラフィーによって明らかになった DNA 凝集時のらに DNA 凝集時の細胞を押しつぶすことにより細胞膜

細胞構造の特徴を支持する結果である。

を破壊し，凝集した DNA と付随する構造を取り出すこ

今後は，新規に合成された DNA や他の細胞構造を蛍とができるようになった。これにより次のような興味深

光標識した細胞の状態を観察し適切な時期に急速凍結

い知見が得られた。１）新規に合成される DNA はポリ

し，位相差電子顕微鏡観察により詳細な微細構造や構造

リン酸体に隣接していることが多い，２）カルボキシ相互の関りを解明していく予定である。急速凍結した細ソームとポリリン酸体も隣接していることが多い，３）胞をグリッドごと観察した後，位相差電子顕微鏡観察をDNA 凝集時にはポリリン酸体は対となって存在するこ行う CLEM 法も試みたい。

とがある，４）DNA 凝集時に細胞膜を破壊するとチラコ

30．イネ萎縮ウイルスの構造構築機構の解明
宮崎直幸，東浦彰史，堤研太，中川敦史（大阪大学蛋白質研究所）
村田和義（生理学研究所）

イネ萎縮ウイルス（RDV）は，正二十面体対称をもつ

パク質間相互作用を阻害するような変異体タンパク質

直径約 70 nm の球状粒子であり，ウイルスゲノムを内包を作製し，その粒子形成中間体の構造を生理研にあるゼするキャプシドは２重殻構造を有している。その内殻おルニケ位相差クライオ電子顕微鏡を用いて調べた。そのよび外殻キャプシドは，それぞれ分子量 116K の P3 タン

結果，外殻タンパク質 P8 の３量体間相互作用を阻害す

パク質 120 コピーと分子量 46K の P8 タンパク質が３量る変異体を用いると，外殻タンパク質は，正二十面体対体を形成し，その３量体 260 コピーから構成されている。

称の３回軸のところにのみ結合することが判明した。すこのように多数のタンパク質がどのように互いを認識

なわち，RDV の外殻タンパク質は，内殻粒子の３回軸のし，感染性をもつ正確なウイルス粒子が形成されるのか場所を認識し，そこにまず結合し，それ以外の外殻タンというのは，基礎科学的に非常に興味深い問題であるうパク質は，外殻タンパク質間の相互作用によりウイルス

えに，ウイルスの構造構築過程を阻害することができれ粒子へ結合し，最終的に２重殻のキャプシドが構築されば，抗ウイルス剤の創製にも繋がる。我々は，これまでることが分かった。本研究による成果は，Structure 誌にに X 線結晶構造解析により，RDV の２重殻キャプシド

おいて発表した[1]。

の原子構造を決定し，キャプシド内部でのタンパク質間[1] Nakamichi Y, Miyazaki N, Tsutsumi K, Higashiura A, Narita

相互作用を詳細に明らかにしてきた。そして，そのタン

H, Murata K, Nakagawa A. An assembly intermediate structure

パク質間相互作用に基づいて，粒子の階層的なキャプシ

of Rice dwarf virus reveals a hierarchical outer capsid shell

ド構築モデルを提唱した。本研究では，その構造構築モ

assembly mechanism. (2019) Structure 27: 439-448.

デルを実験的に確かめるために，RDV キャプシドのタン

189

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第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

31．昆虫脚間接部弾性器官へのアドヘレンスジャンクションの三次元構造解析
小田広樹（株式会社生命誌研究館）
西口茂孝（オリンパス株式会社）

アドヘレンスジャンクション（AJ）は多細胞動物の上皮て並置する細胞膜間の距離を計測すると約 27-33 nm で細胞に広く観察される細胞間接着構造であるが，その接着あった。この距離は，昆虫の一般の上皮細胞で知られて構造において細胞間の連結を担うと考えられるクラシカ

いる AJ での細胞膜間距離と同等であった。特筆すべき

ルカドヘリンの一次構造は動物系統によって大きく異なは，細胞膜間の中間領域付近に電子密の高い領域が現れる。本研究は，昆虫の AJ で細胞膜間の連結を担う分子のる傾向が見られ，脊椎動物のデスモソームに類似した特構造情報を得ることを目的とし，ツヤケシオオゴミムシダ徴を示したことである。しかし，その電子密度の高い領

マシ成体の脚関節部にある弾性器官に存在する AJ 様構造

域は比較的幅広く，規則性が乏しく，デスモソームで見の三次元構造解析を行った。弾性器官には特定の領域に比られているような繊細な線としては観察されなかった。

較的幅広く特定の配向で AJ 様構造が密集していることがAJ 様構造の細胞膜の細胞質側には約 20 nm の厚みで裏知られており，再現性よく AJ 様構造を頭出しできること打ちが発達している様子も観察された。また，切片断面がこの材料を使う最大のメリットである。

に対して垂直方向に伸びる微小管と見られる線維構造

弾性器官を含む組織を解剖して取り出し，グルタルアが束状に観察された。各線維の直径は約 20-25 nm であっルデヒドで固定し，樹脂に包埋した。そこから AJ 様構た。以上の観察データは，AJ 様構造の細胞膜間の連結を造が密集した領域を含むように 80 nm と 500 nm の厚さ担う個々の分子の形態情報を取得するまでには至らなの切片を作製し，それぞれを用いて超高圧電子顕微鏡

かったが，今後，クラシカルカドヘリンの単粒子解析や（H-1250M）で電子線トモグラフィーによる三次元構造

原子間力顕微鏡による分子形態解析などを組み合わせ解析を行った。500 nm 厚の切片では AJ 様構造を鮮明にることによって，互いに補完し合う有用なデータになる

捉えることができなかったが，80 nm 厚の切片では AJ 様ものと考えられる。

構造を鮮明に可視化することができた。AJ 様構造におい32．Major vault protein により構成される原生生物のオルガネラ kinetocyst の分子構築
洲崎敏伸，小林真弓，林文夫（神戸大学理学研究科）

森垣憲一，谷本泰士（神戸大学バイオシグナル総合研究センター）
村田和義，ソン チホン（生理学研究所）
筋を明らかにしたい。

ヴォールト（vault）は機能未知の巨大リボ核酸・タン
パク質複合体である。その分子構築に関してはクライオ

申請者らは最近，原生生物 Raphidiophrys contractilis に

電子顕微鏡法等を用いた多くの研究があるが，Vault の生

も MVP が存在し，それが餌の捕食に際して細胞外に分物学的機能に関してはほとんどわかっていない。本研究泌されることを報告した（Bhadra et al., 2017）。さらに，は，Vault の構成分子である Major vault protein (MVP)を

この生物の MVP は，餌生物の体表に存在するβ-1,3 グ

構成要素としている原生生物の分泌性オルガネラで，餌ルカン分子に強い結合性を示すことと，R. contractilis のの捕獲に関与する kinetocyst の分子構築をクライオ電顕

細胞内には Vault 構造は認められないことがわかった。

解析により明らかにすることを目的とした。また，同時

R. contractilis が餌を捕食する際には，分泌性のオルガネに実施している質量分析法により MVP と相互作用する

ラである kinetocyst が細胞外にその内容物を放出するこ分子の同定と併せて，Vault の原始的機能とその進化の道とが知られている。したがって，MVP は kinetocyst に存

190

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第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

在することが想定されていたが，その局在性については

でトモグラフィー観察を行った。② kinetocyst における

わかっていなかった。Kinetocyst は複雑な形態をしたオ

MVP の局在を免疫電顕法ににより解析した。その結果，ルガネラであり，そのサイズも形状も，Vault とはまった

MVP は kinetocyst の「jacket」と呼ばれる周辺領域に局在く異なっている。そこで本研究では，kinetocyst の微細立することがわかった。③ kinetocyst を単離し，クライオ体構造の解明を行い，kinetocyst を構成する構造の分泌前電顕トモグラフィー解析を行った。その結果，kinetocyst

後の形態変化とその役割について解析を行った。具体的の「jacket」構造は，少なくとも 4 種類の異なったフィラには，以下の観察を行った。① intact な状態と分泌後のメントから構成されるネットワーク構造であることがkinetocyst の微細立体構造を解析するため，凍結置換固定わかった。

した生きた細胞の厚切り樹脂切片を作製し，超高圧電顕33．SBF-SEM を用いた痒みを伝達するシナプスの三次元構造解析
高浪景子（情報システム研究機構・国立遺伝学研究所）
坂本浩隆（岡山大学大学院自然科学研究科・理学部附属臨海実験所）
村田和義（生理学研究所・脳機能計測センター・形態情報解析室）

知覚の伝達とその修飾にニューロトランスミッター

終末構造とペプチド動態解析を行った。ラット脊髄急性以外にペプチドホルモンが関与することが報告されてスライスを作製し，高カリウム刺激により神経終末からいるが，脊髄レベルで知覚を伝達するシナプス構造の詳

神経伝達分子の開口放出を誘導した結果，ターゲットと細は不明であった。。我々は知覚の中でも痒み感覚を伝する大型の有芯性小胞を含む軸索のバリコシティ構造

達するペプチドホルモン gastrin-releasing peptide (GRP)

において，有芯性小胞の細胞膜への融合が観察された。

(Sun and Chen, 2007, Nature)に着目し，GRP 陽性ニューロ

さらに有芯性小胞の空間動態を調べるために，刺激後のンは脊髄後角最表層に線維を投射すること，透過型免疫細胞膜と有芯性小胞の距離を解析した結果，細胞膜から電子顕微鏡解析では GRP 含有神経終末は明調性小胞やの距離が近いほど（~100 nm）有芯性小胞数が多く，距離

有芯性小胞を多く含有することを明らかにしたが遠いほど有芯性小胞数の少なく，刺激が有芯性小胞の(Takanami et al., Journal of Comparative Neurology, 2014)。

細胞膜への融合および放出を促すことが示唆された。ままた連続ブロック表面走査型三次元電子顕微鏡を用いた，連続ブロック表面走査型電子顕微鏡では，脊髄へ遠た解析では，GRP 免疫陽性終末が連続したバリコシティ

心性に投射するニューロンの軸索において，ペプチドがを構成し，各バリコシティに多数のシナプスが形成され軸索終末だけでなく，軸索途中の連なったバリコシティていることを見出した。ここで，知覚が受容され求心性構造においても存在することが示唆された。しかし，こに伝達されると，遠心性に運動神経系および自律神経系のバリコシティ構造の周囲にはシナプス構造があまりが活性化され行動の表出がおこる。この行動制御機構の観察されなかった。以上から，同じ脊髄においても，求形態解析を目指し，視床下部からの遠心性神経投射がみ

心性の知覚神経系と遠心性の神経系においてペプチドられる脊髄領域に着目し，その神経終末部に対する神経

含有神経終末のシナプス構造に相違がみられた。

191

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計画共同研究報告34．睡眠関連因子シグナル伝達のイメージング上田壮志（筑波大学 国際統合睡眠医科学研究機構）
村越秀治（生理学研究所脳機能計測・支援センター多光子顕微鏡室）
柴田明裕（生理学研究所脳機能計測・支援センター多光子顕微鏡室）
睡眠は哺乳動物に見られる普遍的な生理現象であり，て，Eevee-SIK を含むプラスミドをニューロンに取り込

その機能は代謝，情動，記憶，ひいては生命の維持にまませた。そこから３日後に，２光子 FLIM (Fluorescenceで及ぶ。しかし，睡眠という現象自体の生物学的理解はLifetime Imaging Microscopy，蛍光寿命顕微法)を用いてラ

驚くべきほど進んでいない。特に睡眠を内的に誘発する

イブイメージングを行った（下図，海馬錐体細胞におい「眠気」という概念に関しては，ほぼ未知の状態である。

て蛍光寿命の時定数を色で視覚化）。

大規模な遺伝子変異マウスによるスクリーニングにニューロンの興奮性や cAMP を上昇させる薬理実験をよって，常時眠気を呈するマウス家系が樹立され，新規行った。それらによって蛍光寿命に変化が見られた。こ睡眠因子 salt-inducible kinase 3 (SIK3)が近年同定された。

れは SIK3 活性がニューロン内でも様々な刺激に応じてしかし，SIK3 の活性が脳や睡眠と具体的にどう関わるか変化することを示唆する。今後，生化学的な実験を併用は不明である。このような問題に対する最も直背的なア

してこの現象を確かなものにしていく。

プローチは，その活性の可視化である。本研究では，この SIK3 活性のニューロンにおけるライブイメージングを行った。
まず，SIK3 活性をモニターする蛍光プローブを開発した。京都大学松田道行先生にご協力いたただき，FRET(Fluorescence resonance energy transfer，蛍光共鳴エネル
ギー移動)型の蛍光プローブ Eevee-SIK を作製した。
Eevee-SIK は SIK3 の基質配列を含み，SIK3 によってリン酸化されると FRET 効率が上昇するというデザインである。これにより，SIK3 活性の上下を FRET で検出することが可能になった。Eevee-SIK の性能確認は本研究の前に in vitro で実施した。本研究では，生理学研究所の村越秀治先生と柴田明裕先生に協力していただき，EeveeSIK をニューロンに発現して，ニューロンにおける SIK3
動態の解析を行った。
手法は，幼若マウスから海馬を取り出し，培養スライスを作製した。培養開始から７日後に，遺伝子銃を用い35．従来型解析にバイオインフォマティクスを取り入れた新規長鎖遺伝子の機能解明
増田知之（筑波大学医学医療系）
小林憲太（自然科学研究機構生理学研究所）
脊椎動物の神経軸索は，生体内に存在する軸索誘引因

辿り着くことが知られている。この 20 年あまりの間に，子および軸索反発因子によって，適切なターゲットまでさまざまな分子が軸索を誘引・反発することが明らかと192

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第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告なってきたが，多くの神経回路においては，未だにその脊髄神経節の軸索に対する伸長活性がみられる一方で，回路形成を担う分子実体は不明である。私たちはマイク

mF2 ではトロンボスポンジンタイプ I モチーフ部分に，

ロアレイとバイオインフォマティクスを併用した解析

同軸索の伸長を抑制する活性がみられる結果が得られを推し進め，2 つの新規長鎖遺伝子がコードする分泌型た。しかしながら，使用する神経節の年齢および種に蛋白質（mF1 および mF2 と命名）が，高等脊椎動物の神

よって異なる結果も得られており，今後さらなる検討が経発生に何らかの重要な役割を果たしていることを見必要である。また，アデノ随伴ウイルスベクター（AAV）

出してきた。これらの分子の中枢および末梢神経系におを用いた解析では，その発現分布を蛍光実体顕微鏡およける機能の解明が本研究の目的である。

び共焦点顕微鏡で継時的に観察・評価してきた。用いる

今年度は，バイオインフォマティクスによって，各々AAV の血清型によって分布と導入効率に大きな差があの分子のドメイン構造を決定した。次にその機能部位をるため，現在，使用する AAV の系統および導入条件に明らかにするために，部位特異的変異導入法を用いて解よる発現分布を精査し，最適な条件を検討中である。

析した。その結果，mF1 では β プロペラドメイン部分に36．マウス大脳皮質広範囲に GCaMP を発現させる
ウイルスベクターの開発とそのインジェクション方法の構築
太田桂輔（理化学研究所脳神経科学研究センター）
小林憲太（生理学研究所ウィルスベクター開発室）
理化学研究所 触知覚生理学研究チーム（チームリー

2. AAV-Syn-GCaMP の生後 1 日齢脳室への注入

ダー 村山正宜）ではマウス大脳皮質から広域に Ca2+イ

3. AAV-Syn-GCaMP の成体大脳皮質への多点注入

メージングを行う 2 光子励起顕微鏡を開発している。広4. AAV-PHP.eB-Syn-GCaMP の成体マウス後眼窩静脈叢域に 2 光子励起させる代償として，単位面積当たりの励への注入

起光滞留時間が短くなってしまう。結果，SN 比の高い蛍ウイルス注入からおよそ 4 週間後，頭蓋骨越しに蛍光

光変化の記録が困難となる。この問題を克服する 1 つのイメージングを行い，蛍光量から GCaMP 発現範囲や発方法として，明るい蛍光を発する GCaMP を広範囲に高現量を評価した。GCaMP が広範囲に高発現していたマ発現させることが挙げられる。

ウスを選び，二光子観察を行った。必要に応じて，二光本共同研究では，マウス大脳皮質に広範囲に GCaMP

子観察後にマウスの脳切片を作製し，蛍光顕微鏡観察にを発現させるウイルスベクターを開発し，その注入方法

より発現範囲を評価した。結果，広域 2 光子顕微鏡に観を構築すること，そしてウイルスの最適な量・濃度も探察において最適な条件（Ca2+ センサー，セロタイプ，注索することを目的とした。具体的に以下のウイルスと注入すべてきウイルス粒子数，注入方法など）を見つける

入方法を検討した。

ことに成功した。今後は，確立したウイルス注入方法を

1. VSV-G-hSyn1-GCaMP または VSV-G-CaMKII-GCaMP

使って観察サンプルを作製し，広域 2 光子顕微鏡を用いの胎児(E14-E16)脳室への注入

た神経活動記録を遂行していく。

193

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第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

37．光計測と光刺激を用いた脳機能作動原理の研究
松崎政紀，正水芳人（東京大学大学院医学系研究科）
小林憲太（生理学研究所・ウィルスベクター開発室）

霊長類マーモセットと齧歯類マウスを用いて，脳の作動

8K スーパーハイビジョンカメラを脳神経活動の計測に世原理の解明を目的とする。このために，光計測して行動時

界で初めて応用し，大きさ 0.5 μm 程度の軸索終末と呼ばの神経細胞の活動を明らかにし，かつその活動を制御する

れるシナプス構造における神経活動を，既存手法より 25

ことによる行動・細胞活動変化を調べ，その経路を同定し倍広い視野かつ 2 倍高速に撮影することに成功したて，活動と行動の因果関係を明らかにする必要がある。光

（Yoshida, Terada et al., Scientific Reports, 2018）。また顕微計測には蛍光カルシウムセンサー等を，活動制御にはチャ鏡の視野を高速に移動させる小型光学装置を新たに開発

ネルロドプシン等を用いる。遺伝子を導入のために，アデし，脳神経細胞の活動計測に用いることで異なった領野にノ随伴ウィルスベクターを用いる。

おける神経活動をほぼ同時かつ大規模に計測することにも成功した（Terada et al., Nature Communications, 2018）。

2018 年度は，本研究で作製したアデノ随伴ウィルスベ
クターを用いた研究で，2 報論文報告した。具体的には，38．大脳皮質運動野から脊髄および大脳基底核へ投射する神経経路の機能解明
西村幸男（公益財団法人東京都医学総合研究所脳機能再建プロジェクト）
霊長類の大脳皮質運動野は，代表的な一次運動野以外にも室から逆行性ウイルスベクターを提供して頂いた。このウ

複数の高次運動野が存在し，いずれも皮質脊髄路ならびに大脳イルスベクターをマカクザル脊髄 C6-C7 髄節内へ微量

基底核ループ回路を形成している。これらの領野はいずれも注入し，大脳皮質運動野のニューロンに対し十分に蛍光タン

随意運動制御に重要な役割を果たすことが分かっている

パク質（EGFP）を発現させられるかどうか検証した。そが，それぞれの皮質脊髄路ならびに大脳基底核ループ回路のの結果，大脳皮質運動野において逆行性にラベルされた細胞体

機能的役割は分かっていない。そこで本研究提案では，上述が確認され，提供して頂いたウイルスベクターは，霊長類の皮質の神経経路に対する機能的役割について，ウイルスベク

脊髄路において十分な逆行性の遺伝子導入ができることが明ら

ターを利用した遺伝子導入技術を用いて明らかにする。そのかとなった。一方で，注入実験から 10 日後に，被実験動物ための具体的な下位目標として，本年度は（１）霊長類の皮が片麻痺の症状を呈した。手術の手技に問題がなかったか

質脊髄路に対して十分に発現する逆行性アデノ随伴ウ

どうか等，注入実験に対して検討課題が残った。今後，逆行性イルス（AAV2-retro） ベクターの開発；（２）霊長類のウイルスベクターを用いた遺伝子導入法の手技を確立し，行動・脊髄に対する遺伝子導入法の確立を設定した。

生理学実験へ展開していく。

ウイルスベクターは貴研究所ウイルスベクター開発

39．目的指向型行動における腹側海馬－腹側線条体回路の役割の解明
田中謙二（慶應義塾大学医学部精神・神経科学教室）

腹側海馬（vHP）は意欲・恐怖・不安といった情動機能

海馬は腹側線条体に密な投射をしていることを見出しに関与することが知られている。我々はこれまでに腹側ている。腹側線条体は目的指向型行動の遂行に重要な領194

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告①

域であることが知られているが，腹側海馬−腹側線条体

CamK2-Cre マウスの腹側海馬に AAVDJ CAG-DIO-

回路の目的指向型行動の遂行における役割はいまだ不ChR2/EYFP を注入し，行動実験中に腹側線条体を光明である。

照射して目的指向型行動の変化を観察した。
②

本共同研究では，遺伝子改変マウスとアデノ随伴ウイ

CamK2-Cre マウスの腹側海馬に AAV2 retroEf1a-ルス（AAV）を用いて腹側海馬から腹側線条体へ投射す

DIO-ChR2/EYFP を注入し，行動実験中に腹側海馬をる経路を確認する。次いでその描出された経路を光操作

光照射して目的指向型行動の変化を観察した。

することによって当該経路の目的指向型行動の遂行に

ウイルス遺伝子工学によって経路特異的な光操作がおける役割を明らかにすることを目的した。

可能になった。行動中の腹側海馬-腹側線条体神経路の光腹側海馬－腹側線条体回路における目的指向型行動

活性化によりが意欲行動が低下することを明らかにすの役割を明らかにするために，以下２つの実験を行った。

ることが出来た。

40．前シナプス分子基盤による神経回路形成・維持機構の解析
萩原明，大塚稔久（山梨大学大学院総合研究部・医学域）
小林憲太（生理学研究所・ウイルスベクター開発室）

神経回路の活動を支えるシナプス伝達において，シナいる。このうち，ELKS は発生時期から欠損させてもシプス開口放出部の形成並びに伝達物質の放出量や頻度

ナプスや網膜の構造及び情報伝達機構への影響はほとはシナプスの伝達効率を決定する重要な要素の一つでんどみられなかった。一方，網膜の層構造が十分に構築ある。本研究では，光情報を感知し視覚情報を脳へと伝された 4 週齢以上の ELKS fl マウスに，視細胞特異的に達する網膜において，開口放出関連タンパク質(CAZ タ

Cre を発現させる AAV5 型のウィルス（AAV5-CAGGS-ンパク質)による分子メカニズムから神経回路網の形成

Cre）を発現させたところ視細胞が変性しシナプスが消失や維持機構の解明を目指すこととした。本研究の成果はすることがわかった。また，視細胞の変性はアポトーシ

Journal of Cell Biology (2018)に「Cytomatrix proteins CASTスを誘導し，視細胞層の脱落が起こることを明らかにしand ELKS regulate retinal photoreceptor development andた。この視細胞の変性は，Cre ウィルスと CAST を発現

maintenance」として報告した。

させるウィルス（AAV5-CAGGS-CAST-IRES-Venus）を同目に入力した光情報は網膜・視細胞において神経情報時に感染させることで阻害されることが確認され，へと変換され，さらに双極・水平細胞での修飾を経て神CAST/ELKS ファミリーが視細胞の維持に重要な役割を

経節細胞によって脳の視覚中枢へと伝達される。この視担っていることがわかった。これらのことから，シナプ細胞のシナプスはリボンシナプスと呼ばれる特徴的なスにおける伝達制御機構の障害が視細胞の脱落，すなわ

構 造 を 有 し ， CAZ タ ン パ ク 質 と し て 同 定 さ れ た

ち網膜変性疾患の発生機序に関与していることが示唆

CAST/ELKS ファミリーが局在していることがわかってされた。

41．アデノ随伴ウイルス遺伝子導入を用いた神経発生および恒常性維持の分子メカニズム解析
備前典久，矢野真人，吉岡望，落合（森）由紀子，竹林浩秀（新潟大学）
小林憲太（ウィルスベクター開発室）

我々は神経系の発生および恒常性維持に関わる分子機構を明らかにすることを目的に，アデノ随伴ウィルス

195

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告（AAV）を用いた外来遺伝子発現解析に取り組んでいる。

響について検討した。OIF と GFP を発現する AAV（AAV5-

今年度は以下の 2 つの実験を行った。

OIF-IRES-GFP）とコントロール AAV（AAV5-IRES-GFP）を

１つ目の実験として，AAV-CAG-EGFP を腹腔内に投与す

作製し，それぞれの AAV を成体マウス脳梁内に注入したとることによりマウスの末梢神経系に感染させて脊髄内を走ころ，Olig2/GFP 共陽性率に著しい変化は見られなかった。

行する感覚神経線維を可視化することを試みた。実際に，脊一方，OPC で強く発現している PDGFRα/GFP 共陽性率は顕髄内の中枢枝および末梢枝を可視化できることがわかった。

著に増加した。これらの結果と前年度までの結果を踏まえる

2 つ目の実験として，前年に引き続き我々の先行研究からと，OIF は OPC の増殖から OL 分化誘導までの一連の過程

オリゴデンドロサイト（OL）の分化を促進することが示唆さを制御することを示唆している。今後は脱髄モデルマウスをれている因子（OIF）の AAV による強制発現実験を行った。

用いて OIF による OL 分化誘導を検証するとともに，OIF に

今年度は特にオリゴデンドロサイト前駆細胞（OPC）への影

よる OL 分化促進作用の分子機構についても解析する。

42．神経路特異的標識を用いた視床下部外側野に投射するマウス嗅皮質亜領域の機能と神経接続の解析
村田航志（福井大学 学術研究院医学系部門 医学領域 脳形態機能学分野）
匂いの感覚は食欲など多様な生理・行動反応を引き起ことが確認された。また VON ニューロンのスパインは，す。匂いの情報は嗅球を介して嗅皮質と総称される広大な嗅球投射ニューロンの軸索とコンタクトする様子が共脳領野に送られるが，嗅皮質の機能と神経接続はまだよく

焦点レーザー顕微鏡を用いて観察された。

わかっていない。最近我々は，視床下部外側野に軸索投射

VON ニューロンへの入力経路を包括的に評価するたするニューロン群が嗅皮質内の亜領域に存在することをめに，改変型狂犬病ウイルス(SAD-deltaG-EGFP+EnvA)を発見した。この嗅皮質亜領域の神経接続様式と摂食行動に用いた逆行性経シナプス標識を行った。Cre 組換え酵素

おける機能を明らかにすることを本研究の目的とする。

を搭載した高頻度逆行性レンチウィルスベクターを視コレラ毒素 B サブユニットのマウス視床下部外側野へ

床下部外側野に注入し，VON には Cre 依存的に改変型狂の注入実験により，嗅皮質領域内にクラスター状に神経犬病ウイルスへの受容体および rabies glycoprotein を発現細胞が標識された。グルタミン酸デカルボキシラーゼのするアデノ随伴ウィルスベクターを注入した。その後，

mRNA とコレラ毒素 B サブユニットとの共標識で，視床

EGFP を発現誘導する改変型狂犬病ウイルスを VON に

下部外側野に投射する細胞が GABA 作動性であること

注入し，VON ニューロンから逆行性標識を行った。嗅球が示唆された。我々はこの神経細胞集団が分布する領域のほか，前嗅核，梨状皮質，テニアテクタ，嗅結節，眼を ventral olfactory nucleus (VON)と名付けた。

窩前頭皮質，内側前頭前皮質，対角帯に EGFP 標識され

VON ニューロンの形態を観察するために，逆行性に感た細胞が観察された。VON は末梢からの嗅覚入力に加え染する EGFP を発現誘導するアデノ随伴ウイルスを視床て，トップダウン性の入力を統合し，視床下部外側野へ

下部外側野に注入した。VON ニューロンの樹状突起は脳

GABA 性出力をする脳領野であることが示唆された。

底部の表面へと伸び，樹状突起上にスパインを有するこ196

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告43．ウィルスベクターを用いた集中的リハビリテーションの作用機序の検討
飛田秀樹，石田章真（名古屋市立大学大学院医学研究科脳神経生理学分野）
小林憲太（生理学研究所ウィルスベクター開発室）

脳卒中後の麻痺側上肢に対する集中的なリハビリ

ぞれ doxycycline および clozapine-N-oxide の投与によりテーションは損傷後の中枢神経回路の再編を促進し，そ

個別に機能を遮断できるような系を確立した。同モデル

れにより運動機能回復を増進すると考えられている。しを用い，内包出血および集中リハ後に各経路を選択的にかしながら，どの神経回路がどのようなタイミングで機遮断し，運動機能（リーチ機能）の変化を確認した。
その結果，集中使用後に皮質赤核路を遮断すると改善

能回復に寄与するかについては不明な点が多く残ってしたリーチ機能が再度悪化したが，皮質網様体路の遮断いる。
我々は内包出血モデルラットを用いた検討を行い，麻では機能の変化はみられなかった。興味深いことに，皮痺肢への集中的なリハビリテーションにより出血同側質赤核路を遮断した状態で集中使用を実施した場合での皮質赤核路が増加し，同経路が集中リハによる運動機

は，リーチ機能の改善が生じ，且つ網様体において軸索能回復と因果関係を有していることを示してきた分枝が有意に増加した。この皮質赤核路を継続的に遮断(Ishida et al., J Neurosci. 2016)。この結果を踏まえ，本年度した動物において，追加で皮質網様体路を遮断したとこには皮質赤核路と皮質網様体路の機能的な相互関係をろ，リーチ機能の有意な低下が確認された。
以上の結果から，皮質赤核路が遮断されている場合は明らかにすべく，両経路を個別に機能遮断し，その影響速やかに皮質網様体路を介した代償が起こりうる事がを確認する検討を行った。
方法として，Wistar 系雄性ラットに対し，出血同側の示された。これらの知見は，皮質脊髄路損傷時には脳幹

赤核および網様体にレンチウィルスベクター (FuG-E-

運動核を介したリレーが有用な代償経路になることを

TRE-EGFP.eTeNT / FuG-E-MSCV-Cre) を，運動野にアデ示すものであり，脳卒中後リハビリテーションの作用機

ノ 随 伴 ウ イ ル ス ベ ク タ ー (AAV-DJ-CMV-rtTAV16 /序を鑑みる上で重要なものであると考えられる。

AAV-DJ-EF1a-DIO-hM4D(Gi)-mCherry) を注入し，それ44．ウィルスベクターを用いた恒常性維持及び血圧制御神経回路の解析
野田昌晴，檜山武史（基礎生物学研究所）
小林憲太（生理学研究所）
ウィルスベクターを用いて体液 Na+濃度上昇に伴う血の応答が失われ，OVLT の Nax による Na+感知が Na+依存

圧上昇のメカニズムを解析した(Neuron 2019)。野生型

的な血圧上昇に重要と考えらえた。

(WT)マウスに過剰に食塩を与えると，体液 Na+濃度が上昇

OVLT から視床下部室傍核(PVN; 血圧制御に関わる交し(～10 mM)，血圧が上昇する。しかし，Na+レベルセン

感神経中枢)に神経結合を持つニューロン［OVLT(→PVN）

サーNax の遺伝子欠損マウス(Nax-KO マウス)では，体液のニューロン］を同定し，Nax を発現するグリア細胞に隣接

Na+濃度が同程度上昇しているにも関わらず，血圧の上昇

していることを見出した。逆行性ウィルス HiRet を用いてが起きなかった。次に，高張 Na+溶液を脳室に注入し，脳

光感受性タンパク質 ChR2 を OVLT(→PVN）ニューロン

脊髄液の Na+濃度を選択的に上昇させた。WT マウスではに発現した。この細胞を選択的に光活性化させると血圧が交感神経の活性化と血圧上昇が起きたのに対し，Nax-KO

上昇し，この応答は交感神経活動の阻害剤により消失した。

マウスでは観察されなかった。さらに，脳室周囲器官の一反対に，このニューロンの活動を光抑制すると，高張 Na+

つである終板脈管器官(OVLT)の破壊により，WT マウス

溶液の脳室注入による血圧上昇が抑えられた。

197

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

Nax が活性化すると嫌気的解糖の活性化を通じて乳酸

ロンには H+感受性イオンチャンネル ASIC1 が発現してい産生が誘導される。生じた乳酸イオンと H+は，モノカル

た。
薬理学的解析から，
ASIC1a が Na+による OVLT(→PVN）

ボン酸トランスポーター(MCT)によって細胞外に放出さニューロンの活性化や交感神経を介した血圧上昇を担っれる。急性脳スライスを作成し，細胞外 Na+濃度の上昇にていることがわかった。

対する応答を解析したところ，OVLT のグリア細胞の周囲において以上の解析から，食塩の過剰摂取による血圧上昇の新し

H+ 濃度が上昇するとともに，OVLT(→PVN）

いメカニズムが明らかになった。

ニューロンの活動が亢進していた。OVLT(→PVN）ニュー

45．ウイルスベクターを用いた経路選択的遺伝子操作による霊長類神経回路の機能解析研究伊佐正（京都大学大学院医学研究科）

小林憲太（ウィルスベクター開発室）

脳・脊髄損傷後の機能回復過程では，大規模な神経回路したサルの VTA を光刺激しながら皮質前頭前野の脳波再編が起きるが，その機構の解明には，神経回路機能を操を計測し，自発活動の変化が記録できた領野においてマ作する研究手法が鍵となる。我々は，ウイルスベクターに

イクロダイアリシス法によりドーパミンの放出の変化よる経路選択的な機能操作法を用いて，マカクザルを用いを測定することに成功した。さらに，ラットを用いたオ

た頸髄部分損傷後の手指の機能回復機構や一次視覚野損

プシンの比較検討から ChR2 より ChrimsonR の方が良い

傷後の視覚運動変換機構の回復過程を研究してきた。本研

結果が得られることが分かったので，サルでも究の目的は，ウイルスベクターを用いた霊長類での回路操

ChrimsonR の注入実験を開始した。また，AAV の血清型作技術をさらに改良するため，ウイルスベクター開発室とについては，サル皮質で炎症や感染効率を検討し，血清共同して様々な経路選択的ベクターツールを作製し，げっ

Ⅰ型とⅡ型の混合タイプの使用を開始した。
一方，マーモセットの眼球運動系についてもウイルス

歯類やマカクザルおよびマーモセットにおいて効果を検注入実験を進め，眼球運動中の前頭前野の神経細胞の活証する研究を推進することである。
今年度，これまでの共同利用研究で進めてきた盲視サル

動をｎVoke システムにて広範囲に記録する実験を行っを用いた研究で，上丘から視床枕に至る経路の操作によりた。その最初のステップとして実績のある複数のウイル

サルの眼球運動が障害されることを明らかにした研究がスベクターを比較する中で，tet-off 系によって増強されNature Communication に掲載された（Kinoshita M et al.,た GCaMP6f が最適であることが分かった。そしてその2019）。

条件によって眼球運動中の前頭前野の多数の神経細胞

一方，腹側被蓋野（VTA）や前脳基底部（BF）から皮活動の記録を数日間にわたり眼球運動の記録と同時に質への投射経路を光遺伝学的技術によって操作するこ行うことに成功した。また，マーモセットの上丘への投とにより，この経路の役割を明らかにする実験を進めて

射経路解析実験についても，さらに頭数を増やし，解析いる。そのため，チャネルロドプシン R（ChR2）を導入を進め，学会発表を行い，論文化を進めている。

46．皮質・基底核・視床回路を解析する研究藤山文乃（同志社大学大学院 脳科学研究科）
げっ歯類の線条体背外側部は運動機能と関わりが深い

VA/VL 核から興奮性シナプス入力を受ける。今回我々は，部位であり，大脳皮質の運動野及び運動視床である

線条体背外側部のパルブアルブミン発現ニューロン (PV198

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告ニューロン)が，これらの部位からどのような興奮性入力

起への投射は，PV ニューロンに対して driver としての働を受けているのかを解析した。まず，パルブアルブミンのきを持つ可能性が考えられ，対称的に，大脳皮質からの均プロモーター配下に myrGFP-LDLRct 遺伝子を導入したト

一な投射分布は，PV ニューロン樹状突起の局所的な興奮

ランスジェニックマウス (PV-FGL マウス) を用いて，PV/抑制のバランスを調整する modulator の役割を有する可ニューロンの樹状突起を隅々まで可視化した。次に，この能性を示している。

マウスの大脳皮質二次運動野と視床 VA/VL 核に，tdTomat

この研究は，生理学研究所

行動・代謝分子解析センを発言する順行性 AAVdj ウィルストレーサーを注入し，ターの小林憲太准教授との共同研究であり，研究の目的，両部位からの軸索終末を可視化し，プレシナプスマーカー，

方法，解釈ともに共同して推敲し，研究成果は，共著としポストシナプスマーカーとともに共焦点顕微鏡下で三次てとして国際誌に論文発表した（Nakano, Karube, Hirai,

元的に入力様式を解析した。この結果，線条体の PV

Kobayashi, Hioki, Okamoto, Kameda, Fujiyama. Parvalbumin-

ニューロンは視床からは樹状突起の近位に，大脳皮質から

producing striatal interneurons receive excitatory inputs ontoは樹状突起の全体に投射を受けるという傾向をもつこと

proximal dendrites from the motor thalamus in male mice. Jが明らかになった。PV ニューロンの樹状突起における膜Neurosci Res, 2018. doi: 10.1002/jnr.24214）。

電位伝導が受動的であると仮定すれば，視床の近位樹状突47．内側手綱核－脚間核ー腹側海馬回路の生理的役割
重本隆一（IST Austria）
内側手綱核－脚間核ー腹側海馬回路は動機付け，不安，

め Tac 1 Cre マウスを同様に用いて実験したところ，同様

恐怖などの情動の調節に重要な役割を持っていることがに R-type カルシウムチャネルによって主に制御されるグ知られているが，回路を構成する神経細胞タイプやそれら

ルタミン酸作動性神経伝達を持つことがわかったが，内側の投射がそれぞれどのような解剖学的，機能的特徴を持っ手綱核腹側からの投射とは逆に GABAB 受容体刺激にているのかやそれぞれの生理的役割については，よく分よって小胞放出が抑制された。この GABAB 受容体刺激

かっていない。本研究では，この回路のうち内側手綱核腹に対する逆の反応性の原因を調べるために，脚間核の中心側から脚間核の中心部への投射，および内側手綱核背側か部と外側部で免疫染色性が異なる KCTD12b に注目した。

ら脚間核外側核への投射について，それらの機能を調べた。

KCTD は GABAB 受容体の Axillary subunit と考えらてお内側手綱核腹側にはアセチルコリン作動性の神経細胞がり，GABAB 受容体反応のキネティックスを変化させるほ

豊 富 に 存 在 し ， Choline acetyltransferase-Cre マ ウ ス にか，カルシウムチャネルに直接結合し機能を制御する可能channelrhodopsin を発現させる Adeno-associated virus を内

性 も あ る 。 KCTD subunit の う ち ， KCTD8, KCTD12,

側手綱核に注入することによって，アセチルコリン作動性

KCTD12b が内側手綱核には強く発現しているが，KCTD8の投射を選択的に光刺激した。その結果，この投射は R-と KCTD12 は脚間核の中心部と外側部で同様の免疫染色type カルシウムチャネルによって主に制御されるグルタ性が認められる。これら３種の KCTD subunit のノックア

ミン酸作動性神経伝達を持ち，Baclofen による GABAB 受

ウトマウスで内側手綱核－脚間核投射のシナプス反応を容体刺激によって小胞放出が強く促進されることが分調べたところ，いずれも GABAB 受容体刺激による促進

かった。内側手綱核背側から脚間核外側核への投射につい抑制作用には変化が認められなかった。今後は，これらのても，substance P を発現する神経細胞が豊富に存在するた

double KO mouse を用いてさらに実験を進める。

199

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告48．小脳をモデルとした抑制性ニューロンの数の制御メカニズム金子涼輔（群馬大学大学院医学系研究科）
平林真澄（生理学研究所）

我々の脳神経系において「抑制性ニューロンの数」はレポーターマウスを用いて，Pcdh 発現制御メカニズムの適切に制御されている。例えば，抑制性ニューロン数の解明を進めた。これまでに，セルソーターによる Pcdh 発

異常は精神疾患の一因となる。さらに，進化の過程で霊現陽性細胞の分取条件を確立できた。今後は Pcdh 発現

長類は抑制性ニューロン数が増加した。これらは脳機能陽性細胞におけるエピゲノム解析を行う。

発現における抑制性ニューロンの「数」制御の重要性を

サブテーマ２では，どの細胞タイプにおける Pcdh-g が示唆する。しかし，そのメカニズムには未解明な部分が小脳抑制性インターニューロン数の制御に関わるかを多い。

調べている。そのため，小脳の各細胞タイプ特異的な Cre

申請者らは最近「プロトカドヘリン γ（Pcdh-g）欠損マ

マウスと Pcdh-g flox マウスとを交配し，その小脳抑制性

ウスにおける小脳抑制性インターニューロン数の半減」

インターニューロン数を調べている。今年度は成熟し（未発表）を見出した。本知見は，小脳抑制性インターたプルキンエ細胞特異的に Pcdh-g を欠損するマウスがニューロン数の制御における Pcdh 発現調節の重要性を得られた。本マウスを灌流固定後，脳切片を作製し，組示唆する。本研究では本メカニズムを解明し，抑制性

織学的に解析した。その結果，本変異型マウスの小脳抑ニューロン数の人為的操作方法を開発する。これにより，制性インターニューロン数は野生型マウスと同程度で精神疾患の新たな治療法を開発すると共に霊長類脳のあ った。本結果は成熟したプルキンエ細胞における進化機構の一端を解明する。

Pcdh-g は小脳抑制性インターニューロン数の制御に関わ

今年度は以下２つのサブテーマを進めた。（１）Pcdh

らない ことを示唆する。今後は未熟なプルキンエ細胞

発現制御メカニズムの解析，（２）小脳抑制性ニューロなどにお いて Pcdh-g を欠損させたマウスを作製し，影ン数の制御メカニズム解明。

響を調べる。現在は，Ptf1a プロモーター制御下に Cre を

サブテーマ１では，昨年度までに完成した Pcdh 発現

発現するマウスを導入中である。

49．摂食と生殖を制御するエネルギーセンサー細胞とその神経経路の同定
佐藤真梨萌，松田二子（東京大学農学生命科学研究科 獣医学専攻）
平林真澄（生理学研究所）
後脳にはグルコース濃度の低下を感知し，摂食ならびて伝達されるタンパク質であるコムギ胚凝集素（WGA）に生殖機能を制御するグルコースセンシング機構が存を発現する CAG-STOP floxed-WGA-2A-GFP マウスを作在する。これまで，その制御には後脳の上衣細胞をはじ出し，生殖機能を制御する弓状核のキスペプチンニュー

め，カテコールアミンニューロン，室傍核の CRH ニュー

ロンに WGA を発現させ，その脳内局在を観察した。

ロン，弓状核の NPY ニューロンが関与していることが

CAG-STOP floxed-WGA-2A-GFP マウスは，目的の遺伝

明らかとなっている。私たちは，上衣細胞がグルコース

子配列をマウス受精卵の雄性前核へマイクロインジェ

センサー細胞として機能し，ほかの神経細胞の活動を制クションすることで作出した。目的の遺伝子配列は，御することでグルコース濃度が低下した際の生理機能

CAG プロモーター遺伝子を含むプラスミドを購入し，そを制御していると考えている。

こへ WGA-2A-GFP の遺伝子配列を挿入して作製した。

本研究では，後脳のグルコースセンシング機構の神経

その結果，21 系統の F0 ファウンダーマウスを得た。こ

伝達経路を同定することを目的とした。シナプスを越え

れら 21 系統の F1 雄個体と弓状核のキスペプチンニュー

200

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

WGA の発現が見られた。

ロンに Cre 酵素を発現するマウスを交配して獲得したダ
ブルトランスジェニックマウスにおける WGA の脳内局

以上から，上衣細胞と生殖機能を制御しているキスペ

在を免疫組織化学染色で解析したところ，21 系統中，4

プチンニューロンの間に神経伝達経路が存在すること系統において弓状核での WGA の発現が確認された。特が示唆された。今後は，本研究で作出した CAG-STOPに WGA 発現細胞数が多かった 1 系統では，弓状核だけ

floxed-WGA-2A-GFP マウスの後脳の上衣細胞に Cre 酵素

ではなく，室傍核，後脳の C1 領域においても多くの WGAを発現させ，上衣細胞を起点とした神経伝達経路を同定

発現細胞が確認された。さらに，後脳の上衣細胞でもする。

50．ヒト型 SIRPa を発現するヒト化モデルラットの作製
濱仲早苗，山口智之（東京大学医科学研究所）
平林真澄，後藤哲平（生理学研究所）

ヒト細胞に対するマクロファージの貪食能が寛容とななかったが，BAC/hSIRPa 遺伝子が導入されてマクロる変異型 SIRPa を持つ免疫不全マウス（NOD/Scid, NSG

ファージが hSIRPa を発現する Tg ラットが得られた。し（NOD/ Scid/ IL2rgKO））では，ヒトの造血幹細胞，組織

かし，得られた hSIRPa 発現 Tg ラットは，不妊であった（幹）細胞等が高効率で生着することから，これらマウス

ため，自然交配では次世代を得ることが出来なかった。そを用いたヒト細胞の機能解析等の研究が広く行われていこで，2018 年度は，導入遺伝子ベクターを変更し，ラッる。ラットマクロファージの貪食能がヒト細胞に対して寛ト SIRPa 遺伝子座下流に hSIRPa-cDNA 遺伝子を連結した容となるモデルラットが作成されれば，マウスよりも大型ベクターを構築し，CRISPR/Cas9 システムを用いてラットのげっ歯類のヒト組織細胞生着モデルとして汎用性が高

SIRPa 遺伝子座に上記ベクターをノックインすることで，くなると思われる。そこで本研究では，ヒト型 SIRPahSIRPa 発現 Tg ラットの作製を試みた。その結果，ラット（hSIRPa）を発現するヒト化モデルラットの作成を目指

SIRPa 遺伝子座に hSIRPa-cDNA 遺伝子をノックインした

した。

Tg ラットの作製に成功し，ラットのマクロファージにお2017 年度は，CRISPR/Cas9 システムを用いて，ラット

ける hSIRPa の発現を確認した。
現在，次世代の交配を行っ

ROSA 遺伝子座へ BAC による hSIRPa 遺伝子をノックインている。今後は，ヒト造血幹細胞などの移植を行い，生着し hSIRPa 発現 Tg ラットの作製を行った。ファウンダー

率並びに機能を評価する予定である。

（F0）では，ラット ROSA 遺伝子座にはノックインしてい51．生理学的アプローチによるクラスター型プロトカドヘリン(Pcdh)の視覚神経回路形成の機能解明
大木研一，上村允人（東京大学大学院医学系研究科 統合生理学）
平林真澄，三宝誠（生理学研究所）

マウスの１次視覚野では視覚情報の様々な方位に反応れによって方位選択性の類似性が形成されていると考えする神経細胞（方位選択性細胞）が空間的にランダムに存られる。私たちは相互シナプス結合の分子メカニズムとし在しているが，細胞系譜が同一の神経細胞（姉妹細胞） 間てクラスター型プロトカドヘリン（Pcdh）に注目している。

では選択方位の類似度が高い。この姉妹細胞間でより相互Pcdh は 58 分子存在し，大脳皮質発達時期の姉妹細胞で特シナプス結合の割合が高いことが明らかになっており，こ定のサブセットの組み合わせとして発現していることが201

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告示唆されており，これが姉妹細胞間での相互シナプス結合

0.48±0.06（n=8（マウス個体数）），そのうち方位選択性を形成し，その結果類似の傾きに反応する特異性が生まれを持つ割合が 0.73±0.02，0.77±0.03 で優位な差がなかっていると考えられる。

た。さらに 方 位選択性度 合 いの指標で あ る gOSI はこれを証明するために，Pcdh 遺伝子をすべて欠損した

0.56±0.02，0.54±0.03 と優位な差はなかった。このこと

マウスの線維芽細胞（PcdhKO）を単離して iPS を作製，は，iPS 由来細胞が正常に視覚野神経細胞に分化し，視覚PcdhKO_iPS を野生型マウス桑実胚に 4-8 細胞注入して発情報処理回路に正常に組み込まれていることを示してい生させて iPS 細胞由来の PcdhKO 神経細胞を二光子カルシる。この結果より，以下に述べる iPS 由来の PCHDKO 細

ウムイメージングにて機能評価している。先ずは，「iPS

胞でみられる機能変化は PCDH 欠損によるものであると由来」の神経細胞が，正常に視覚情報処理に機能するか確

結論づけれる。同様な手法で，今までに iPS 由来 PCHDKO

認する必要があった。そこで Pcdh を欠損していないが細胞の視覚応答，方位選択性細胞の割合，gOSI が正常でGFP を全身で発現するマウス胚から iPS を樹立させた。こあることは確認済みである。しかし iPS 由来 PCHDKO のの iPS は GFP を恒常的に発現しており，同様に野生型マ

３固体中の娘細胞間で，野生型でみられる方位選択性の類

ウスとのキメラマウスを作製し，二光子顕微鏡で GFP 陽似が失われていた。今年度はさらに個体数を増やし，合計性細胞のカルシウムイメージングを行った。

７固体で方位選択性の類似が失われていたことを確認しその結果，GFP 陰性（宿主細胞）と GFP 陽性細胞で視た。このことから PCHD が相互シナプス結合を介して方覚刺激に応答する細胞の割合が，それぞれ 0.51±0.06，

位選択性の類似を形成すると確定できた。

52．神経幹細胞の未分化性維持に関わる遺伝子の機能解析等

誠司（滋賀医科大学医学部）
平林真澄（生理学研究所）

神経幹細胞は，発生過程に沿って，神経幹細胞自身の成功したので，仔マウスをユビキタスに Cre を発現するマ

増殖期→神経細胞産生期→グリア細胞産出期と，性質をウスと交配し，Fut10 ノックアウト（KO）マウスを得た。

大きく変え，生後は quiescent で未分化な細胞として維持

Fut10 KO マウスは正常に発生・発達し，生殖能も正常でされる。神経幹細胞の未分化性維持の分子機構に関与すあった。現在，Fut10 KO マウスの表現型を詳細に調べる

ると因子として，α1,3-フコース転移酵素 Fut10 および，とともに，脳に発現するもう１つの α1,3-フコース転移酵

ヒストン H2B に対する E3 ユビキチンリガーゼ Rnf20 を素である Fut9 KO マウスと交配して，脳の構築や機能の解同定した。本研究では，Rnf20 および Fut10 の機能解析を析を行っている。また，Fut10 KO や Fut9::Fut10 double KO

行うために，これら遺伝子のコンディッショナルノック

マウスの胚盤胞から ES 細胞を樹立し，幹細胞の未分化性アウト（cKO）マウスを作製することを計画した。

維持の解析も平行して進めている。

常法通り，Fut10 および Rnf20 遺伝子に対するターゲッ

一方，Rnf20 cKO マウス作製に関しては，キメラマウ

ティングベクターを直鎖化し，ベクター部分を削除してス作製までは成功したが，Germ line transmission しなかっES 細胞にトランスフェクションした。ターゲッティング

たため，2019 年度に再度作製を行う予定である。

に成功している ES 細胞を選別して，マウス胚盤胞に注入動物の取り扱いは滋賀医科大学の動物実験指針に従することにより得たキメラマウスを滋賀医科大学に移送

い，マウス解析時においては麻酔薬の腹腔内投与などにし，遺伝子型の判定や次世代への継代の有無を検証した。

よる苦痛軽減に努めた。

Fut10 cKO マウスに関しては，Germ line transmission に202

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告53．機能的な神経回路形成における神経細胞の個性化の役割
八木健，平山晃斉，足澤悦子，杉元啓悟（大阪大学）
平林真澄，三宝誠，山内奈央子（生理学研究所）

神経細胞に発現する細胞接着分子，クラスター型プロトスにおいて Pcdhγ の一部の遺伝子をコンディショナル

カドヘリン（c-Pcdh）は，マウスでは 58 種類の遺伝子かに欠損させるマウスの作製をおこなった。まず，ΔPcdhαβ

らなり，α（14 種類），β（22 種類），γ（22 種類）の 3 つ欠損マウスの PcdhγA1 の上流に loxP 配列を挿入したマウ

クラスターを形成している。一つの神経細胞には各クラス

スから凍結精子を作製し，C57BL/6 マウスの卵と人工授精

ターから数種類の c-Pcdh アイソフォームがランダムな組をおこなった。受精卵に対して，ΔPcdhαβ 作製のために用み合わせで発現していることから，個々の神経細胞の個性

いた loxP 配列に in/del を入れるための gRNA，PcdhγA12化に関わることが示唆されている。この c-Pcdh タンパクの下流を切断するための gRNA と切断部位に loxP 配列を

質は，各アイソフォームがホモフィリックに結合する性質

挿入するための ssODN，および CRISPR/Cas9 タンパク質を持ち，発現する種類が細胞間で一致した場合に細胞接着をインジェクションした。46 匹のマウスが生まれ，ΔPcdhαβ活性を示す。これまでにいくつかの c-Pcdh 欠損マウスが作製のため用いた loxP 配列に deletion が認められる個体，作製され，解析により神経回路形成異常が示されてきたが，PcdhγA12 の下流に loxP 配列が挿入されている個体が得ら機能的役割や多様性の意義は未だ不明な点が多い。本共同れた。
また，
ΔPcdhαβ 作製のため用いた loxP 配列に deletion

研究では，c-Pcdh の多様性を遺伝子操作により改変したが認められ，かつ PcdhγA12 の下流に loxP 配列が挿入され様々なマウスを作製，解析することにより，神経回路形成ている個体も数匹得ることができた。現在，これらの遺伝における神経細胞の個性化の役割を明らかにすることを子改変マウスを C57BL/6 マウスと交配して，改変した配目的とする。

列が遺伝されることを確かめている。

本年度は，既に作製している Pcdhα と Pcdhβ 欠損マウ

54．海馬神経回路の左右非対称性を維持するメカニズム伊藤平林真澄，三宝功（九州大学）誠（生理学研究所）

我々は，海馬神経回路について入力側依存性左右差がによって細胞膜に輸送される MHC class I 分子，および存在することを発見した（Kawakami et al., 2003）。そのその受容体である PirB が左右差の維持に関わっている

後，この左右差を失っている遺伝子変異マウス，iv mutant,のかどうか，関わっているとするとプレシナプスとポス

beta2 microglobulin (b2m) KO, PirB KO マウスの３種類をトシナプスのどちら側でそれぞれが働いているのか，は見出し報告した。このうち iv mutant マウスにおける左右不明である。本研究では，成熟期の PirB KO マウス脳に差の消失は，発生初期の node における Left-right dynein

おける PirB のレスキュー，PirB flox マウス脳におけるの機能欠損によるものと考えられるが，b2m や PirB につ

Cre 発現ウィルスによる細胞レベルでのノックアウト，

いては成熟脳においても発現が認められる。海馬錐体細および FLAG タグを付加した PirB ノックインマウスを胞間のシナプス結合は，成熟期においても可塑性が高く，用いて，PirB の成熟脳における局在と機能を調べている。

常にシナプスの新生や除去が起こっている。そのような本年度は，PirB のポスト側神経細胞におけるレスキュー

状況下で入力側依存性左右差が継続的に存在することによって左右差が回復することを見出した。さらに，PirB

は，成熟期においてもシナプス結合の左右差を維持する

flox マウスで細胞レベルでのノックアウトマウスの標本機構が存在することを示している。しかし，b2m の働きを作製して左右差を現在解析中である。レスキュー実験

203

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告の結果から考えると，ポスト側神経細胞において PirB をいても興味深い。またタグ化した PirB を免疫電子顕微鏡

ノックアウトした場合に左右差が失われることが予測法によって検出することで，PirB がプレ，ポストのどちできる。ただプレ側でノックアウトした場合の変化につら側に存在するかを直接証明できることが期待される。

55．電位依存性カルシウムチャネル alpha2delta サブユニットの局在とシナプス形成における役割
重本隆一（IST Austria）
平林真澄，三宝誠（生理学研究所）

電位依存性カルシウムチャネルは，神経終末の小胞放出

小脳に強く発現している alpha2delta2 subunit に付加した部位において，活動電位による伝達物質放出を引き起こす

ノックインマウスを作成し，金標識プローブによってこれトリガーとして機能する。我々は，P/Q-type カルシウム

らのタグを検出することを試みる。約 20 アミノ酸からな

チャネルが神経終末のアクティブゾーン内でナノサイズ

る hD2-tag および DCtag を alpha2delta2 subunit に挿入したのクラスターを形成していることを報告したが，チャネル

ノックインマウスを CRISPR/cas9 法によって作成した。現を形成する alpha1 subunit の局在には，alpha2delta subunit

在これらのマウスについて遺伝子配列を解析中であるが，が必須であること，alpha2delta はシナプス形成にも関わっ

一部のマウスに小脳失調とみられるフェノタイプが観察ていることが報告されている。しかし，抗体が得にくい事，された。これは，CRISPR/cas9 法によって副産物として生

シナプス間隙に抗体がアクセスしにくいことなどから，じた alpha2delta2 subunit ノックアウトによって起こっていalpha2delta subunit の局在は直接証明されていない。そこで，る可能性もあるが，タグ挿入による機能障害の可能性もあ

本研究では我々が開発した電顕タグを用いた reaction tag

る。後者の場合は，挿入部位を変えて再びノックインをト

system によって，alpha2delta subunit の電子顕微鏡的局在をライするか，in vitro の系を用いてまず機能障害のない挿することを目的とする。二種類のタグ hD2-tag, DC tag を

入部位を決める必要があると考えている。

56．小脳運動学習を制御する GABA 作動性神経回路の可塑性
重本隆一（IST Austria）
平林真澄，三宝誠（生理学研究所）

小脳運動学習にはプルキンエ細胞の活動を制御する

スにおける GABAA 受容体の数や密度，シナプスサイズ

平行線維からの興奮性シナプスと分子層に存在するイを形成すること，機能的にプレシナプスからの伝達物質

ンターニューロンからの抑制性シナプスの可塑性が関

放出やポスト側に反応性にどのような可塑的変化が起わっており両者のバランスが重要と考えられる。我々は，こるかを観察することが必要となる。そこでシナプスを生理的な運動学習の単純なモデルとして水平性視機性

可 視 化 し て 計 測 す る た め に タ グ を GABAA 受 容 体

眼球運動の適応現象を用い，平行線維からの興奮性シナ

gamma2 subunit に挿入したトランスジェニックマウスをプスが長期記憶形成とともに減少することを見出した。

作成した。また，学習後のインターニューロンからの抑本研究では，インターニューロンからの抑制性シナプス

制性シナプスの機能を，急性スライス標本を用いた電気の可塑性が長期記憶形成にどのように関わっているの

生理学的方法によって解析した。その結果，水平性眼球か，を調べることが目的である。このために，抑制性シ運動をコントロールする flocculus において，長期学習成

ナプスの数や密度を正確に計測すること，抑制性シナプ

立後に抑制性シナプスの数が有意に増加すること，ポス

204生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

トの GABAA 反応には変化がないこと，運動学習直後にるので，さらに検討を進める。また今後は，運動学習後

はプレの放出頻度が増加するが，長期学習成立後はコンのタイムコースを詳細に検討し，平行線維からの興奮性

トロールレベルに復帰すること，などを見出した。プレシナプスの可塑性のタイムコースとの対応を調べる。その放出頻度の増加は，放出確率の増加あるいは，プレのれによって両者のバランスがどのように制御されていインターニューロンの興奮性の上昇によると考えらえるのかを明らかにしていきたい。

57．3 次元走査型電子顕微鏡（SEM）を用いた進行性糸球体疾患の荒廃に至る動態の解析研究
城謙輔（東北大学大学院・医学系研究科・病理病態学講座・病理診断学分野）
髙木孝士（昭和大学 電子顕微鏡室）
永井将哲（成田記念病院 腎・糖尿科）
齊藤成(藤田医科大学 医学部 解剖学講座 II)

大野伸彦（自然科学研究機構・生理学研究所分子生理研究系・分子神経生理研究部門）
目的）炎症に起因する糸球体基底膜（GBM）の断裂は血点接触する所見も見られた（図 3）。別の領域では，足細尿や蛋白尿を来し, 硬化病変や腎障害へと進展する重要胞の細胞突起が GBM を貫通した後，内皮細胞に接触するな病変である. 従来の透過電顕においても GBM 断裂の報所見も見られた（文献 2，3）。上記の GBM 断裂の傷害機

告は散見されるが, その立体的構造の把握には限界が序を示唆する現場は確認されていない。

あった。本研究では，serial block-face scanning electron考察）GBM の断裂部を超微形態レベルで三次元的に観

microscopy（SBF-SEM）をヒト腎生検材料に応用して，察した報告例は非常に少なく, また本報告例のように

GBM 断裂部位における糸球体構成細胞間の３次元的超微GBM 断裂部への嵌入細胞の由来が，足細胞とメサンギウ

形態構造の解析をおこない，糸球体病変の進行機序解明を

ム細胞で異なるという知見は, 世界で初めての報告なる。

目指した。

さらに，GBM の介入によって本来接触がない足細胞とメ方法）ヒト腎疾患７２症例を透過電顕により撮影し，そサンギウム細胞あるいは内皮細胞間に点接触が観察されの中から１４症例の糸球体腎炎を抽出して SBE-SEM の材たことは，細胞間接触により，メサンギウム細胞増殖やメ料とした。腎生検試料は 2.5％グルタールアルデヒド･リン

サンギウム基質の増生が足細胞に誘導される可能性が示酸緩衝液で浸漬固定後，還元オスミウム-チオカルボヒド

唆される。 また，足細胞と内皮細胞と直接接触は，足細ラジド法により，導電性樹脂に包埋した。SBF-SEM によ

胞の VEGF(血管内皮細胞増殖因子)による内皮細胞の保護

り 500 枚の連続切片画像を取得し，GBM 断裂部位を中心作用が paracrine を介さず誘導される可能性が示唆された。

に糸球体構成細胞を色づけした後，立体構成（Segmentation）

文献

により構成細胞と細胞外マトリックスとの三次元的超微1. Takaki T, Ohno N, Saitoh S, Nagai M, Joh K. Podocyte
contacts on mesangial cells at mesangial interposition of lupus

形態耕造を観察した。
結果）活動性ループス腎炎の２症例中１症例と IgA 腎

nephritis: A three-dimensional analysis by serial block-face症６症例中の２症例において，足細胞の細胞突起が糸球体

scanning electron microscopy. Clin Exp Nephrol. 2019 in

基底膜を貫きメサンギウム基質に嵌入し，メサンギウム間

print入の部位にてメサンギウム細胞に点接触することが確認

2. Nagai M, Saitoh S, Takaki T, Ohno N, Joh K. three-

され，その密度は 110 個/3,700 μm3 であった（図 1，文献

dimensional analyses on IgA nephropathy by serial block-face1）。さらに IgA 腎症においては，前述の病変が確認されscanning electron microscopy. The 66th NIBB Conference

たが（図 2），その他に，メサンギウム細胞側から細胞突ABiS International Symposium 2019/2/17 Okazaki, Aichi,

起が GBM を貫通してボウマン嚢腔内に突出し，足細胞と

Japan

205

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

3. Nagai M, Saitoh S, Takaki T, Ohno N, Joh K. Cytoplasmic
Penetration and Intercellular Contact through Disrupted
Glomerular

Basement

Membrane:Three-Dimensional

Analyses on IgA Nephropathy by Serial Block-Face ScanningElectron Microscopy. Kidney Int, submitted

図 2（黄：足細胞，茶：GBM，緑：メサンギウム）

図 1（黄：足細胞，緑：GBM，青：メサンギウム）

図 3（黄:足細胞，灰：内皮）58．哺乳類の生殖機能を制御する脳内メカニズム解明のための遺伝子改変モデルの作製
束村博子，上野山賀久，井上直子，長江麻佑子（名古屋大学大学院生命農学研究科）
平林真澄，後藤哲平（生理学研究所）
化ラットの作出を目的として，Kiss1-Cre ラットの作製を本研究では，ラットなどの神経内分泌学研究に重要な実進めた。

験動物の遺伝子改変モデルを作製し，キスペプチンニュー
ロンやそれに関連するニューロンの機能解析を通じて，キ一昨年に作製した Kiss1-floxed ラットの弓状核に，Cre

スペプチンを中心とした哺乳類の生殖機能を制御する脳

リコンビナーゼを発現するアデノ随伴ウイルスベクター

内メカニズムの解明を目指している。キスペプチンは性腺を投与し，弓状核特異的 Kiss1 ノックアウトラットを作製

刺激ホルモン放出ホルモン（GnRH）分泌を制御する神経した。その結果，生殖機能の指標となる血中黄体形成ホルペプチドであり，卵胞発育と排卵という生殖のふたつの重モン濃度の顕著な低下を認め，弓状核キスペプチンニュー

要なイベントを制御する。視床下部の弓状核に位置するキロン群が卵胞発育を制御する GnRH のパルス状分泌を制スペプチンニューロン群が卵胞発育を制御し，前腹側室周御する中枢であることを強く示唆した。

囲核に位置するキスペプチンニューロン群が排卵を制御

また，Kiss1-Cre ラットの作製を目的とし，エレクトロポするという仮説に基づいて，2 群のキスペプチンニューロ

レーション法によりターゲティングベクターを導入した

ンの生理的役割を明らかにする目的で，Cre-loxP システム

ES 細胞株 17 株のスクリーニングを実施した。PCR によるによる Kiss1 コンディショナルノックアウトラットの生殖スクリーニングにより，相同組み換え ES 細胞候補 1 株を機能の評価を行った。また，キスペプチンニューロン可視

選抜した。サザンブロットの結果，候補株には，野生型 ES

206

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

細胞も混在する可能性が示されたため，相同組み換え ES

リーニングを実施することとした。

細胞候補株を再度培養・クローン化した後，改めてスク

59．SBF-SEM を用いた小型甲殻類の比較形態学
A. Richard Palmer，梶智就（University of Alberta）

Chihong Song，村田和義（生理学研究所）
本研究は，小型甲殻類の形態学に SBF-SEM を用いてケースとして考えられている。SBF-SEM を用いて得られアプローチすることにより，これまで観察が困難とされた三次元構造から，毒腺配置を Imaris を用いて画像解析てきたメゾスケールの構造を三次元的に把握する。そしを行い，その詳細な三次元モデルを作成して，形態要素て，複数の分類群に属する種を用いて形態発生の三次元同士の相同性を推定した。その結果，Heterorhabdidae に解析を横断的に行い，異なった形が発生する仕組みの間おいて毒腺及び筋肉の相同性は保たれているにもかかにある類似性と差異を明確に把握する。この発生比較にわらず，Heterorhabdus 属のみにおいて毒線の特殊化に関より，進化の過程で新しい形態が出現するメカニズムに連した特異な新規筋肉が発達していること，また他の属ついて議論することを最終的な目的とする。

に見られない毒搾出に特化した筋肉配置が見られるこ

本年度の成果としては，SBF-SEM で小型甲殻類の超微とが明らかになり，Heterorhabdus 属における毒腺の機能的特殊性が示唆された。

形態を解析し，比較形態学的手法により深海性カイアシ
類 Heterorhabdidae における毒腺配置の進化プロセスを解Kaji K, Song C, Murata K, Nonaka S, Ogawa K, Kondo Y,

明した。Heterorhabdidae は外洋性カイアシ類であり主にOhtsuka S, Palmer R (2019) Evolutionary transformation of

黒潮流域に生息する。この科のうち祖先的系統は粒子食

mouthparts from particle-feeding to piercing carnivory in Viper

者であり派生的系統は毒針を用いて狩りを行う肉食性

copepods: 3D analyses of a key innovation using advancedと，その摂餌戦略に見事な進化的勾配が見られることがimaging techniques, Frontiers in Zoology16:35.

知られ，漸進進化による進化的新機軸獲得の良いモデル

60．求心性迷走神経活動による延髄孤束核神経活動変化の in vivo イメージング
関口正幸，竹内絵理，國石洋（国立精神・神経医療研究センター神経研究所）
鍋倉淳一，揚妻正和（生理学研究所）

求心性迷走神経による末梢→脳情報伝達は，特に内臓情脳幹部位）に発現させた（AAV-GCaMP6 の局所投与）。

報が脳に伝達される神経システムとして重要である。しかこのマウスに 2 光子顕微鏡観察用ウインドウを装着した。

し，求心性迷走神経中枢端とその投射脳部位のひとつであ

このウインドウはプリズムを経由して小脳直下にあるる延髄孤束核ニューロン間のシナプス伝達は in vivo でイ

孤束核を顕微鏡観察できるように工夫したものである

メージングされたことがなく，末梢・脳連関を理解する上（小脳は切除せず）。現在までの検討で，孤束核と考えで重要な課題となっている。本研究は，この課題を 2 光子られる脳部位に蛍光シグナルを発する細胞を観察する

顕微鏡による in vivo イメージングで解き明かすことを目ことに成功している。
一方，末梢で迷走神経を刺激するために，麻酔下，マ的とする。
この目的のために，C57BL/6J マウスを用い，カルシウ

ウス頚部迷走神経を露出し電気刺激用金属電極を装着

ムセンサータンパク質 GCaMP6 を孤束核（を中心とするする手法を開発した。装着部位は速硬化シリコンにて固207

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

計画共同研究報告

定保護絶縁した。

ニューロンのカルシウム変動を解析する実験を行う。一以上 2018 年の検討で，研究目的を達成するための準部の実験においては，摂食抑制ペプチドの静脈内投与や備はほぼ整った。今後，孤束核でのカルシウムシグナル

食物成分の経口投与などの刺激による孤束核ニューロを観察しながら迷走神経の電気刺激を行い，孤束核ンの応答を調べることも計画している。

208生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

〔

目

次

〕

1．巨大ウイルスのウイルス工場形成過程の三次元構造解析 ················································ 212
2．植物寄生性線虫の感染部位の微細構造解析 ···························································· 212
3．組織化学的手法を応用した細胞小器官の三次元構造観察 ················································ 213
4．網膜と視覚野ニューロンの電気シナプスの機能と三次元形態構造の対応 ·································· 214
5．低温超高圧電子顕微鏡法を用いた CD38 の in situ 膜局在の解明 ·········································· 215

211

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

1．巨大ウイルスのウイルス工場形成過程の三次元構造解析
武村政春（東京理科大学理学部第一部）
岡本健太（ウプサラ大学 BMC）
村田和義（生理学研究所）

昨今，「巨大ウイルス」と呼ばれるウイルスの分離が世て適当な厚さの切片に薄切し，電子顕微鏡解析に供した。

界中から報告され，日本でも申請者により Tokyovirus，

その結果，細胞内で合成されつつある Medusavirus 粒子

Medusavirus などの巨大ウイルスを各種水環境から発見・には，形状の異なる４種類のステージ（あるいはタイプ）

分離することに成功している。多くの巨大ウイルスは「ウが存在することが明らかとなった。その４種類とは，内部

イルス工場」と呼ばれる宿主細胞内構造体を形成するが，に DNA がパッケージングされた状態（F: Full），DNA の

最近分離された Medusavirus は新科に属することが示唆さ一部がパッケージングされた状態（FI: Full-Intermediate），

れており，ウイルス工場ならびに粒子形成過程に関して不DNA ではない何らかの物質が内部に存在する状態（EI:

明な点が多い。そこで，ミクロン厚切片の観察が可能な超Empty-Intermediate），そして内部が空の状態（E: Empty）

高圧電子顕微鏡を用いてトモグラフィー解析を行うこと

であることが示唆された。アカントアメーバ細胞内では，により，ウイルス工場形成過程の三次元構造解析を行うこ

感染後時間でこれら４種類の存在割合はやや異なるものとが極めて有用であると考えた。2017 年度の共同研究にの，ウイルス粒子合成・DNA 複製が行われると考えられより，Medusavirus はその DNA を宿主であるアカントア

る時間帯（10 h～24 h）では，ほぼ EI 粒子が全体の 60 %メーバ細胞の細胞核で複製した後，細胞質で大量に合成し以上を占めること，感染能力があると考えられる F 粒子

たカプシド内にパッケージングすることが示唆されていは，感染後 20h に最もその存在割合が多くなること（それたが，その詳細なメカニズムは明らかでなかった。そこで，

でも全体の 20%程度）が明らかとなった。さらに，培養液

そのメカニズムを解明することを目的として，上記解析をに放出された Medusavirus 粒子にも，この４種類の粒子が行うこととした。

存在することも明らかとなった。これらのことから，細胞

東京理科大学において Medusavirus を感染させたアカン

核内で複製された Medusavirus DNA は，細胞質で合成されトアメーバ細胞を調製し，感染後経時的にアカントアメー

た多数のカプシドのうち一部にのみパッケージングされ，バ細胞を化学固定して樹脂に包埋し，生理学研究所におい放出されていることが示唆された。

2．植物寄生性線虫の感染部位の微細構造解析
古賀博則（石川県立大学生物資源環境科学部）
ソン･チホン，村田和義（生理学研究所）

ると考えられ，昨年度は電界放射形走査電子顕微鏡観察と１．はじめにダイズシストセンチュウは古くから「忌（嫌）地病」な

超高圧電子顕微鏡による三次元的解析を行った。その結果，

どと呼ばれてきたダイズ病害の原因線虫で，国内外で甚大

シンシチウム内には，数種類の滑面小胞体からなる巧妙でな被害を引き起こしている。本線虫はマメ科植物の根に侵複雑な構造が存在することがわかった。根に寄生したシス

入し，成熟すると，200～400 個の卵を内蔵するレモン型

トセンチュウは，生育に必要な脂質やステロールをシンシ（長さ約 0.5 mm）のシストを形成する。本線虫は根内にチウムから吸餌することが知られている。これらの生合成

侵入後，シンシチウム（融合細胞）の形成を誘導し，シンは主に滑面小胞体で行われる。そこで，本年度は脂質やスシチウムからのみ養水分を吸収する。シンシチウムは卵がテロールの生成物に焦点をおいて，超高圧電子顕微鏡によ必要とする養分を供給するため，特殊な微細構造をしているトモグラフィ－解析を行った。

212

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

造体は形態的にも細胞壁とは明らかに異なり，表面が滑２．試料と方法
ダイズシストセンチュウを接種した 1〜50 日後のダイ

らかな構造をしているように見えた。これらの特徴や滑ズ根を，ホルマリン・グルタルアルデヒドで前固定し，zinc

面小胞体が脂質やステロ-ルを形成する場であることか

iodine-四酸化オスミウムで後固定して，樹脂に包埋した。

ら，この球状構造体は脂質あるいはステロ-ルである可能

そこから 500 nm の厚切り切片を作製して，ウラン・鉛に性が高い。オスミウム浸軟法（細胞内容物を除去して膜よる電子染色後の超高圧電顕で観察した。トモグラフィー

系のみ固定する方法）を用いて電界放射形走査電子顕微解析では，±60°の範囲で 2°毎に傾斜して撮影した 61

鏡で観察する方法では，この球状構造体は観察されな枚の画像を用いてシンシチウムを含む領域を立体再構成

かったことから，この構造体はシンシチウム内のどの部した。

位あるいはオルガネラとも結合していないことが示唆さ３．結れた。今後，電顕組織化学などの方法により，この球状果構造体の特性について，さらに解明する必要がある。

本研究の結果，球状の構造体が管状の滑面小胞体や扁平状の滑面小胞体の間に多数認められた。この球状の構

3．組織化学的手法を応用した細胞小器官の三次元構造観察
臼田信光，野田亨，深沢元晶，前田真男（藤田医科大学 医学部）

圧 1000kV で観察した。

超高圧電顕により細胞構造を観察する際，組織化学的染色により電子密度高く標識を行い細胞小器官の立体構【結果】ZIO 法については，小腸粘膜上皮細胞の Golgi

造を効率よく観察し，さらに連続ブロック表面走査型電装置が電子密度高く観察された（図省略）。FO 法による子顕微鏡 SBF-SEM の併用により，細胞全体についての 3と，胃の壁細胞の細胞内分泌細管が電子密度高く観察さ次元構造観察に進めることを計画した。Golgi 装置についれた（図省略）。肝細胞では，毛細胆管微絨毛を含む形て，昨年度は肝細胞を材料として還元オスミウム法

質膜が電子密度高く観察された（図 1）。Mayahara 法で（ZIO）法を行い，超高圧電顕観察と SBF-SEM 観察をは，小腸粘膜上皮細胞の形質膜が電子密度高く観察され行った。本年度は同法を他の細胞の観察に適用した。さた（図 2）。

らに，ferricyanide osmium (FO) 法を施した胃底腺壁細胞【結論】超高圧観察において，加速電圧が大きいのでの細胞内分泌細管と肝細胞の形質膜，alkaline phosphatase

厚い切片が観察可能であるが，一方，像のコントラスト(Alpase) 染色を施した小腸粘膜上皮細胞の観察を行った。

は低くなる。電顕組織化学で用いた，Zn, I, Os, Pb などの【材料と方法】ラット胃，十二指腸，肝組織をグルタ

原子番号の大きな重金属は，弾性散乱の程度が大きいの

ルアルデヒド固定し材料とした。ZIO 法では Zn, I, Os をではっきりした強度コントラストが得られる。ZIO 法，

含む染色液で，FO 法では Ferricyanide 添加 Osmium 液で，FO 法，Mayahara 法のいずれも画像のコントラストが高Alpase 染色では Mayahara 法によりクエン酸鉛液で染色ので，通常電顕と超高圧電顕の双方で使用することがでした。樹脂包埋後，0.1 μm 厚の超薄切片を通常電顕で，き，さらに SBF-SEM の観察に使用可能と予想している。

1-3 μm 厚で作製した厚切り切片を 1250M を用い加速電213

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

図 1：FO 法を施した肝細胞形質膜の超高圧電顕写真（切片厚 3 μm，バー：0.5 μm）。

図 2：Mayahara 法を施した小腸粘膜上皮細胞の超高圧電顕写真（切片厚 1 μm，バー：5 μm）。

4．網膜と視覚野ニューロンの電気シナプスの機能と三次元形態構造の対応
日髙聰（藤田保健衛生大学医学部生理学教室）

脳神経系で電気シナプスの機能に着目し，網膜神経節細テージの傾斜によって 2°づつ±60°で撮影し，IMOD プ

胞間のギャップ結合と，大脳皮質視覚野ニューロンでのログラムを用いてその立体再構成を行って，幼弱ラットのギャップ結合の微細形態や電気シナプスの生理機能との錐体細胞およびコモンマーモセットのニューロンの形態関係を調べた。生後間もないラットの視覚野・錐体細胞間と細胞間の接触構造を解析した。幼弱ラットでは，隣り合の電気シナプスを電気生理学実験で解析し，ギャップ結合

う視覚野ニューロンの形態が超高圧電子顕微鏡で観察さによる接触形態を対応させて解析した。またコモンマーモ

れ，解剖学的にギャップ結合に似た細胞間の接触形態が観セットの網膜や視覚野ニューロンの細胞形態と，ギャップ

察された。また，ギャップ結合蛋白 connexin36 の細胞内ド結合の存在の有無・その位置や微細形態を調べ，その結果

メインに対する抗体（Hidaka et al., 2004）を利用して，抗をげっ歯類のものと比較すれば，霊長類の神経系での電気体反応性を調べた結果，幼弱ラットの錐体細胞間およびコシナプスの生理機能を探索できると考えられる。

モンマーモセットの視覚野ニューロン間の接触部には，今回，電気シナプスを解析した生後間もない（P5）ラッconnexin36 免疫陽性のギャップ結合斑 puncta が観察されト視覚野の錐体細胞を蛍光色素 Lucifer Yellow で細胞内染た。以上の結果から，幼弱ラット視覚野の錐体細胞同士は色した。また，灌流固定したコモンマーモセットから摘出ギャップ結合・電気シナプスを形成していることが明らかした網膜と脳組織を用いて，網膜と大脳皮質視覚野ニューになった。ギャップ結合を形成しているコモンマーモセッ

ロンにおけるギャップ結合の微細形態を超高圧電子顕微

トの視覚野ニューロンの細胞種は不明であるが，今後，さ鏡で解析した。ギャップ結合細胞間チャネルの形態構造をらにコモンマーモセットの視覚野ニューロンのギャップ観察するために，幼弱ラットの脳標本およびコモンマーモ

結合斑 puncta を超高圧電子顕微鏡で調べ，幼弱ラット視セットの網膜と脳組織をエポン樹脂に包埋し，厚さ 1 μm

覚野の錐体細胞間のギャップ結合・電気シナプスの構造・から 2 μm 切片を作成し，1,000 kV の加速電圧で超高圧電機能と比較することによって，視覚野でのコモンマーモ

子顕微鏡を用いて観察した。超高圧電子顕微鏡の試料ス

セットのギャップ結合の機能を調べて行きたい。

214

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第 40 巻（Dec,2019）

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

5．低温超高圧電子顕微鏡法を用いた CD38 の in situ 膜局在の解明
坂本浩隆，川上奈津子，高浪景子（岡山大学・大学院自然科学研究科・理学部附属臨海実験所）
村田和義（生理学研究所・脳機能計測センター・形態情報解析室）

オキシトシン分泌の制御分子候補として，リンパ球のた切片を用いて，トモグラフィー法により CD38 の膜配増殖を活性化する膜タンパク質である CD38 の関与が報位を解析する目的で予備実験を行った。その結果，従来告されている（D. Jin et al., 2007, Nature）。CD38 は細胞の超薄切片（70 nm）を用いたため，分泌顆粒の外径が判膜上に存在し，ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド

断しがたく，膜配位の決定までには至らなかった（図参（NAD）からサイクリック ADP リボース（cADPR）を照）。次回は準超薄切片（100-200 nm）で試すことで，合成する。合成された cADPR は，小胞体膜上に存在す

CD38 の膜配位を決定付けられる可能性を示唆した。今るリアノジン受容体に結合し，小胞体からのカルシウム後は効率的な解析を行うための条件検討を引続き実施し流出を促し，オキシトシンの開口分泌を誘導するものとていく予定である。さらに，ex vivo で高カリウム刺激を考えられている。しかしながら，オキシトシン・ニュー

行った直後に同様の解析を行い，開口分泌の際，CD38 のロンにおける CD38 の in situ 膜局在は不明である。そこ

in situ 膜局在が変化するかどうかも検討したい。

で本研究では，低温超高圧電子顕微鏡（電顕）法を用いて，CD38 の in situ 膜局在を明らかにすることを目的とする。
研究代表者のラットを用いた予備的な免疫電顕，および生化学的な解析から，CD38 はニューロン細胞体の膜構造に加えて，オキシトシン分泌顆粒の膜上にも存在する，という非常に興味深い結果を得ている（投稿準備中）。
本研究では，ラット視床下部—下垂体系における CD38 のin situ 膜局在について低温超高圧電顕法を用いて 3 次元的に解析した。まず，限外ろ過法によりオキシトシン・
ニューロンに由来する分泌顆粒画分サンプルを調整した。
本サンプルを低温電顕で観察してみた結果，分泌顆粒まるごとを単離サンプルとして効率良く観察することに既に成功した（2017 年度報告書）。そこで今年度は，精製
サンプルに対して CD38 免疫染色（2 次抗体にコロイダ
ルゴールドを使用）を施し，氷包埋後，低温電顕観察を図：行なった。その結果，安定して分泌顆粒の観察をするこ

フィー解析。分泌顆粒（黄色）の膜構造に，オキシトシンニューとはできたが，CD38 に特異的な免疫陽性反応は観察さロフィジン（15 nm; シアン），および CD38（10 nm; マジェ

れなかった。そこで，今回，従来の包埋後免疫電顕を行っンタ）に対する免疫陽性反応が関連していることを示唆した。

215

ラット下垂体後葉の二重免疫電顕像からのトモグラ生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

生体機能イメージング共同利用実験報告
〔

目

次

〕

1．情動制御における内側前頭皮質機能の解明 ···························································· 220
2．顔から笑いを抽出する脳内メカニズムを反映する脳活動の特性 ·········································· 220
3．呼吸誘発性脳血流変化による体性感覚認知への影響 ···················································· 220
4．知覚・記憶・注意とその相互作用に関する脳磁場信号の計測 ············································ 221
5．共同運動課題時の複数名同時脳活動計測：コミュニケーション形成の神経的基盤を探る ···················· 221
6．dual-fMRI を用いた社会的交流における受容行動の神経基盤 ············································· 222
7．7 テスラ MRI 装置における 8 チャネル並列送信技術の開発 ············································· 222
8．語用論的解釈の神経基盤 ― 発話における意図的不調和の処理過程に着目して ···························· 223
9．社会的報酬および罰が運動パフォーマンスに及ぼす影響の神経機構の解明 ································ 224
10．表情と音声による視聴覚情動知覚の文化差を生み出す神経基盤 ········································· 225
11．ぬれ感覚の脳内形成機構 ··········································································· 226
12．赤ちゃん型ロボットとの触れ合いによって惹起される神経基盤の解明 ··································· 227
13．磁気共鳴画像を用いた，日本人英語学習者・外国人日本語学習者の第二言語習得メカニズムの探求 ········· 228
14．7T fMRI を用いた協力の神経基盤としての右頭頂側頭接合部の役割の解明 ······························· 228
15．脳波・機能的 MRI 同時計測法を用いた睡眠覚醒機構の解明 ············································ 229
16．脊髄損傷後の非ヒト霊長類の中枢回路の大規模再編過程の 7TMRI による解析 ···························· 229
17．経済実験と非侵襲脳活動イメージングによる言語が社会効用に与える影響の解明 ························· 230
18．課題正解率を変える呼吸と脳活動の相互作用の解明 ··················································· 231
19．ヒト聴覚野における雑音下の音信号処理 ····························································· 231
20．MEG を利用した聴覚時空間的脳活動の検討 ·························································· 232
21．多義性効果と意味密度効果の脳波・脳磁場計測を用いた検証 ··········································· 233
22．末梢神経線維の選択刺激法の確立と脳反応の計測 ····················································· 233
23．片側高度感音難聴患者における聴覚誘発脳磁場反応の周波数特性 ······································· 234
24．音圧変化に対する自動脳応答 ······································································· 234
25．時間，空間，音声の知覚に共通するチャンネル間処理の解明 ··········································· 235
26．クロスモーダルな感覚情報の脳内表現様式の解明 ····················································· 236
27．3 次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法の基礎的検討 ················································· 236
28．眼球運動の機能的ネットワークの解析 ······························································· 238
29．神経アミノ酸マッピングのための化学シフトイメージングの確立 ······································· 239
30．MRI を用いた大脳基底核新経路の検証 ······························································· 240
31．創造的修辞表現生成に関わる神経ネットワーク・認知メカニズムの解明 ································· 240
32．主観的時間経験に依存した経済的意思決定における衝動性・自己制御の調節機構 ························· 241
33．脳磁図による運動視知覚の神経基盤の解明 ··························································· 242
34．役割分担を伴う協調行動時の２者間に見られる脳活動ダイナミクスの解析 ······························· 242
35．非ヒト霊長類を用いた安静時脳機能結合パターンの操作と理解 ········································· 243

219

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

1．情動制御における内側前頭皮質機能の解明
筒井健一郎（東北大学・大学院生命科学研究科）

本研究では，脳の情動制御機構を明らかにすることを目性低頻度 rTMS を施すと，サルは消極的になり，相手に近的として，反復経頭蓋磁気刺激（rTMS）を用いて内側前頭い位置にあるボード上のエサを取る割合が低下すること

皮質を中心とした脳の諸領域の神経活動を抑制あるいはが明らかとなった。また，促進性高頻度 rTMS を前頭前野促進させることで生じるサルの行動や気分・情動の変化を

背外側部に施すと，サルは積極的になり，相手に近い位置

定量的に調べるとともに，硬膜下皮質表面電位（ECoG）にあるボード上のエサを取る割合が増加した。今後は，サや単一ニューロン活動等の電気生理学的計測をを行って

ル脳の MRI 構造画像を撮像し，ECoG 計測用のシート電いる。2 頭のサルを向かい合わせ，前方のボード上に置か極を埋める位置を正確に決め，内側前頭皮質や背外側前頭れたエサを取り合うという競合的エサ取り課題を行わせ前野を中心とした，情動制御に関わる諸領域における神経た。一方のサルの内側前頭皮質の腹側部を含む領域に抑制

活動の計測を行う予定である。

2．顔から笑いを抽出する脳内メカニズムを反映する脳活動の特性
三木研作（日本赤十字豊田看護大学）

以前行った研究において（Miki et al., 2011. Clinical

初期視覚野の活動を反映した画像提示後 100 ミリ秒後

Neurophysiology），健常成人では笑った顔への変化に対にみられた脳活動の頂点潜時（刺激提示後，活動の振幅

して特異的な情報処理過程が存在することが示唆された。

が最大になるまでの時間）において，条件間で有意な差昨年度は，脳波を用いて，接客業に携わっている人と接はみられなかった。活動の大きさ（最大振幅）に関して客業に携わったことのない人を比較し，表情を認知するメは，笑った顔に対して一番大きく，怒った顔が一番小さ

カニズムの違いを顔認知に特有な脳波成分である N170 にい傾向にあった。
今後は，経頭蓋電気刺激法（tDCS）や経頭蓋静磁場刺関して検討した。
今年度は，初期視覚野の活動を反映した刺激提示後 100

激（tSMS）を行うことで，表情認知メカ二ズムを直接的

ミリ秒後にみられる脳波成分に関して，検討を行った。被に変容させることにより，そのメカニズムの特性を検討

験者は，接客業に携わったことのない人 19 名であった。

していく予定である。

用いた画像は，無表情の顔，笑った顔，怒った顔を用いた。

3．呼吸誘発性脳血流変化による体性感覚認知への影響
中田大貴（奈良女子大学），芝﨑学（奈良女子大学），柿木隆介

脳血流量は血中炭酸ガス分圧に非常に高い反応性を有神経活動動態を検討した。実験は，自発的呼吸時の呼吸間し，血中炭酸ガス分圧が増加すると脳血流量は増加し，血隔を基準として，メトロノームで調整した Control Breathing

中炭酸ガス分圧が低下すると脳血流量も低下する。そのた（CB），脳血流量が減少するように呼吸法を指導した Rapid

め本実験では換気と呼気ガスを調節し，血中炭酸ガス分圧

Breathing（RB）を行った。その際に実験条件として，①CBを変化させて脳血流量を増減させ，その際の体性感覚認知で大気ガスを吸気する Normocapnia CB 条件（Norm CB 条に関わる一次体性感覚野（SI）と二次体性感覚野（SII）の件），②RB で大気ガスを吸気する Normocapnia RB 条件

220

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告（Norm RB 条件），③CB でダグラスバッグ入った高炭酸

RB 条件），以上の 4 条件を設定した。それぞれの条件にガス（5 %二酸化炭素と 21%の酸素，残りは窒素によるバ

おいて，左手正中神経刺激を刺激間隔 3 秒とし，計 80 回

ランス）を吸気する Hypercapnia CB 条件（Hyper CB 条件），

加算平均した。被験者は一般成人とし，本実験で 16 名の④RB で高炭酸ガスを吸気する Hypercapnia RB 条件（Hyper計測を行った。2019 年度は本実験データの解析を行う。

4．知覚・記憶・注意とその相互作用に関する脳磁場信号の計測
野口泰基，喜多伸一，松本絵理子（神戸大学）
2. 視覚認知と注意に関わる脳内リズムの変調

2018 年度は主に知覚と注意に注目し，以下に挙げる 2

脳律動信号はその周波数帯域によってアルファー波（8–つの実験を行った。

12 Hz）・ベータ波（13–30 Hz）などに分けられる。多く

1. 時間知覚の歪みを引き起こす神経メカニズム
近年の心理学研究により，視覚と運動はその時間的側の研究はそれらの振幅変化，または複数領域間の位相同面において相互作用を起こすことが知られている。つま期に注目して心的機能との関連を調べてきた。対して本り運動準備中に提示された視覚刺激の長さ（主観時間）研究では，新たにそれらの「リズム（テンポ・振動周波は，そうでない時に提示された視覚刺激の主観時間より数）」の変化を調べた。その結果，知覚や注意に伴う微も長く感じる。本研究では脳磁図の時間分解能を活かし，細な（マイクロ秒単位の）リズム変化が存在することを

この錯覚の神経メカニズムを調べた。その結果，視覚刺発見した。たとえば被験者が右視野に注意を払っている

激の提示によって誘起された視覚性神経反応（後頭葉）

ときは，対側である左半球の後頭葉・頭頂葉でベータ波と，運動準備に伴う高次運動野からの神経シグナルが，の振動が僅かに速くなった。反対に左視野に注意を払っ

時間感覚の形成を主導する内側前頭野（時間知覚領域）ているときは，同様の変化が右後頭葉・頭頂葉に見られにおいて相互作用を起こしていることが示された。視覚た。これらの結果は (1) 神経活動に伴う脳内リズムの上と運動の組み合わせ効果が第 3 領域（時間知覚領域）で昇が様々な心的機能の発現に関わること，(2) そのリズ生じていることを示す結果であり，時間錯覚を引き起こ

ム変調に中心的役割を果たしているのがベータ波である

す新しい神経メカニズムを示唆する（Iwasaki, Noguchi, &こと，を示唆する（Noguchi, Xia, & Kakigi 2019 NeuroImage

Kakigi, 2019 Human Brain Mapping 40:804–817.）。

191: 225–233）。

5．共同運動課題時の複数名同時脳活動計測：
コミュニケーション形成の神経的基盤を探る
阿部匡樹（北海道大学大学院教育学研究院健康体育学分野）
高橋康介（中京大学心理学部実験心理学領域）
渡邊克巳（早稲田大学理工学術院基幹理工学部表現工学科）
二人以上の集団が一つのゴールのためにお互いの行為ゲーム理論において示されてきたが，その神経的基盤はを統合する共同運動課題は，身体を介した直接的な個人

いまだ明らかにされていない。特に，社会性の影響が顕間コミュニケーションの典型例である。そこでは，巧み著になることが示唆されている 3 名以上での共同課題時

な協応により個々の能力以上のパフォーマンスが生成さにおける神経活動の研究例はほぼ皆無である。本研究でれうる一方，理論的には決して効率的とはいえない社会

は共同課題時の複数名（最大 3 名）の脳活動を同時に記的相互作用も生じる。これらの現象は心理物理実験や録・解析することにより，共同課題時特有の脳内情報処

221

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

つ実験課題の精査と検証を行った。

理過程を明らかにすることを目的とした。
これまで，我々は 2 人の把持力の合計を標的力に合わせ3 台の fMRI スキャナおよび視覚刺激の同時使用に関るという共同把持力調整課題を用い，その際の脳活動を調しては，延長 USB ケーブルによる別棟間の直接接続を前べることで，共同行為の組織化に関わる神経基盤を検討し提とした実験系の構築を進めている。実験課題に関しててきた。その結果，単純な力調整課題でも mentalizing

は，課題間で視覚刺激や課題困難度の差が生じることがsystem と呼ばれる脳領域の賦活が生じること，その中でも問題となっていたが，三人課題の構成や視覚フィード

右の側頭-頭頂接合部（TPJ）が他者との協調に大きな役割

バックを変える等の工夫を加えて予備実験を進めた。そを示すことを明らかにした（Abe et al., NeuroImage 2019）。

の結果，「三人の平均値を標的値に一致させる」という

この力調整課題にさらに 1 名加えて 3 名とした場合，より課題自体は同じでも，個々の力のフィードバックの提示

複雑かつ高次の社会性が要求され，その神経基盤の詳細をを変えることでパフォーマンスが大きく修飾されること検討することが可能となると考えられる。そこで，本年度が示唆された。2019 年度は 3 台の fMRI 接続環境を整備

は昨年度に引き続き 2 台の 3T-fMRI スキャナと 1 台の 7T-

した上で上述の実験課題を適用し，三人同時の脳活動計

fMRI スキャナを同時に用いる実験環境の構築を進め，か測を実施する予定である。

6．dual-fMRI を用いた社会的交流における受容行動の神経基盤
荻野祐一，川道拓東（群馬大学大学院 医学系研究科）
菅原翔（生理学研究所 心理生理学研究部門）

他者との社会的関わりにおいて相手を受容する態度を生理学研究所の dual fMRI を用いて，受容行動の一つとることは，二者の間の社会的紐帯を醸成し，相手の行動である援助行動が，印象の良くない人を対象とした場合

変容・意識変容につながる重要な行動である。我々は MRIには，その動因が自己イメージの改善に伴い，precuneus

を用いた実験的研究により，受容行動の一つである傾聴をと報酬系の機能的結合性の増強として示されることを確受けることで，腹側線条体の活動増強と話した体験談の印認した（Kawamichi et al., in press）。さらには，dual-fMRI

象がポジティブな変容が起こること（Kawamichi et al., 2015

内での二者間の受容行動を表出する課題を課した。受容Soc Neurosci）を示してきた。ここで，受容行動は二者間の行動表出に伴い親密度が向上することを確認した。今後，関わりにより遂行されるものであり，受容行動遂行中の二その神経基盤に関する解析を遂行し，論文化を加速する。

者の脳活動を同時に計測することの価値は非常に高い。

7．7 テスラ MRI 装置における 8 チャネル並列送信技術の開発
R. Allen Waggoner，Shubham Gupta，Kenichi Ueno，Topi Tanskanen，Keiji Tanaka（RIKEN - Center for Brain Science）
completed, we were able to begin phantom tests on the scanner,

The construction of the 8-channel transmit/receive array was
Testing of the arrayto ensure that the array was tuned properly in the scanner, thatwas somewhat delayed, while waiting for Siemens to deliver

individual elements of the array were adequately isolated fromthe coil file password.

each other, and that images could be made using the array.

completed at RIKEN during FY2017.

Once the password delivered (during

Figure 1, shows the S-Matrix, calculated from data collected

FY2018), a coil file could be created, which allowed the array
to be recognized by the 7 Tesla Siemens scanner.

by the scanner during the prescan. The S-Matrix shows

With this222

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

good, so we are ready to begin testing parallel transmit (pTx)adequate decoupling for the array to safely be used.

protocols, such as B1-shimming, focused excitation, andFigure 2, show test images acquire with the 8-channeltransmit/receive array. The images were acquired transmitting

simultaneous z-shimming.

Simultaneously with those efforts,

on one channel and receiving on all, illustrating the very complex

we are working on implementing a temperature imaging pulse

transmit B1 fields.

The image in the center is the sum-of-

sequence for use as part of a pTx safety protocol. However,squares of the outer 8 images, show overall good performance.

final implementation of the temperature imaging protocol will

It should be possible to improve the overall homogeneity of therequire IDEA programing libraries for pTx from Siemens.

images through B1-shimming.

Once we have demonstrated to the Ethical Committee that
subject safety can be ensured when using the array, The arraycan be used for fMRI studies.

These results show that the basic performance of the array is

8．語用論的解釈の神経基盤 ― 発話における意図的不調和の処理過程に着目して松井智子（東京学芸大学国際教育センター）
内海彰（電気通信大学大学院情報理工学研究科総合情報学専攻）
中村太戯留（武蔵野大学データサイエンス学部(教養教育)）

語用論的解釈においては，話し手の発話において「何が解釈の前提となる文脈情報との間に何らかの不調和を感知語られたか」(発話の意味)に加えて，「どう語られたか」(発した際には，発話の意味ないし発話者の意味を調節するこ

話者の意味)を，聞き手が把握する必要がある。特に，発話とで不調和を解消し，直接的には語られていない意味(言外223

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告の意味)を，聞き手は構成可能となる。

語られたかの把握との関係が考えられる。一方，イメージ

生理学研究所年報

皮肉の解釈においては発話者の意味の調節が，比喩の解

ング研究では①は心の理論との関係が(Spotorno 他, 2012;

釈においては発話の意味の調節が，それぞれ重要な役割を

内山他, 2012)，②ないし③は顕著性ネットワークとの関係

果たすと考えられている(深谷&田中, 1996)。本研究では，が(松井他, 2016)示唆されている。これらを総合すると，皮その神経基盤の検証を目的とし，(A)「皮肉における発話内

肉理解において「心の理論による何が語られたかの不調和

容とプロソディの不調和処理の神経基盤を探る」と (B)「面感知」と「顕著性ネットワークによるどう語られたかの不白さを誘発する隠喩的表現における不調和処理の神経基盤

調和感知」が協働している可能性が示唆される。
来年度は，これらの論文化を進めるとともに，(A)と(B)のを探る」を進めている。
(A)皮肉に関して，本年度はイメージングデータの解析と，関係性の検討を進める予定である。

解析結果の検討を実施した。韻律を有する皮肉発話の構成

引用文献

要素としては，文脈情報，発話内容，そして発話韻律の３

Matsui, T., Nakamura, T., Utsumi, A., Sasaki, A. T., Koike, T.,つが関与し，①文脈情報と発話内容の不調和の効果として

Yoshida, Y., Harada, T., Tanabe, H. C., & Sadato, N. (2016).

内側前頭前野前方，②文脈情報と発話韻律の不調和の効果

The role of prosody and context in sarcasm comprehension:

として内側前頭前野後方と両側島皮質，そして③発話内容

Behavioral and fMRI evidence. Neuropsychologia, 87, 74–84.

と発話韻律の不調和の効果はなしという結果であった。こSpotorno, N., Koun, E., Prado, J., Van Der Henst, J.-B., & Noveck,

れを前課題(松井他, 2016)の結果と比較すると，①の賦活はI. A. (2012). Neural evidence that utterance-processing entails

前課題では認められず，本課題で刺激の難易度を難しくし

mentalizing: the case of irony. NeuroImage, 63(1), 25–39.

た効果と考えられた。②の賦活パターンは前課題では③のUchiyama, H. T., Saito, D. N., Tanabe, H. C., Harada, T., Seki,

不調和の効果として賦活しており，行動データの結果を考A., Ohno, K., Koeda, T. & Sadato, N. (2012). Distinction

慮すると，皮肉かどうかを尋ねた回答方法において天井効

between the literal and intended meanings of sentences: A

果が生じていた可能性が考えられた。また，語用論的には

functional magnetic resonance imaging study of metaphor and①は何が語られたかの把握との関係が，②ないし③はどう

sarcasm. Cortex, 48, 563–583.

図１：韻律を有する皮肉理解において二種類の不調和感知の機制が関与する可能性

9．社会的報酬および罰が運動パフォーマンスに及ぼす影響の神経機構の解明
中山義久，西村幸男，鈴木迪諒（東京都医学総合研究所）
犬飼佳吾（明治学院大学）

スポーツや勉強の場面で，意欲に満ち溢れている時にきるということを多くの人が経験している。また，リハは高いパフォーマンスを出せ，よい結果を得ることがでビリテーションの現場でも，意欲を持ち頑張ることで運224

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

動機能回復が早くなることが経験的に知られている。さ件（獲得条件）と，反応時間によらず金銭の増減が生じらに，意欲を司る脳部位である側坐核が運動を生み出すない条件（コントロール条件）を設定した。各試行の最運動野に直接的に働きかけ，この系が運動の生成に重要

初に視覚刺激によって，当該試行がどの条件であるかをであることが神経科学の分野でわかってきた。しかし，指示した。

精神状態とパフォーマンスとの間の因果関係を説明する

実験には 27 名が参加した。前年度までに得られた結果

神経科学的根拠については未だ不明である。そこで本研を追認した上で，運動実行時に対側の運動野と中脳領域

究では，意欲や社会的要因によって左右される精神状態が活動すること，また早く握れたというフィードバックとそれにより制御される身体運動制御機構の神経基盤をを受けた時に側坐核が活動すること確認した。
さらに，運動パフォーマンスを生成するメカニズムの解明することを目的とする。
前年度までに実施した金銭報酬を伴う社会的介入を用

認知的な側面に着目した研究も進めている。たとえば赤いた実験において，金銭報酬を得るまたは失う状況で，信号を見てブレーキをかけるという場面では，自動車を意欲や報酬に関与する脳領域が活動しそれらが運動野の運転する場合とバイクを運転する場合では具体的な運動活動に影響を与え，高い運動パフォーマンスを生成するは異なる。このように運動を選択し実行するための「目メカニズムの一端を示した。しかし，運動の実行と結果的」に着目し，行動目的を運動情報に変換するメカニズのフィードバックの要素を時間的に切り分けることが不ムを 7 テスラ MRI により検討する実験を実施した。実験十分であった。本年度は実験課題を改良し，運動実行とには 29 名（今年度 12 名）が参加した。解析の結果，目金銭報酬の獲得のプロセスを独立に検討できる課題を作的を決定する時や動作に変換する時点で，運動前野や縁成し，fMRI 実験を実施した。合図の提示から決められた

上回が活動するという結果を得ている。

時間よりも早く握れば 500 円または 50 円を得られる条10．表情と音声による視聴覚情動知覚の文化差を生み出す神経基盤田中章浩（東京女子大学 現代教養学部心理学専攻）
髙木幸子（常磐大学 人間科学部コミュニケーション学科）
田部井賢一（三重大学 大学院医学系研究科認知症医療学講座）
原田宗子（広島大学 大学院医歯薬保健学研究院 感性イノベーション拠点）
定藤規弘（自然科学研究機構 生理学研究所 システム脳科学研究領域 心理生理学研究部門）

2 肢強制選択（喜び／怒り）で情動を判断した。上記に加他者の情動の適切な知覚は，円滑な社会的コミュニ
ケーションにおいて非常に重要である。Tanaka et al. (2010,

えて，視覚／聴覚単独呈示の条件も設けた。

Psychol Sci) は顔と声の視聴覚統合様式に文化差がある

分析の結果，行動データは Tanaka et al. (2010) の先行ことを初めて明らかにし，日本人はオランダ人よりも声研究と同様の結果を示した。そこで，この文化差が脳の優位性が高いことを心理実験によって示した。本研究でどの領域の活動差に基づくのかを明らかにするため，一はこの知見を踏まえ，日本人とオランダ人の実験参加者

次聴覚野（BA17）／一次聴覚野（BA41）を関心領域としを対象に，fMRI を用いて視聴覚情動知覚の文化差の神経た ROI 解析を実施した。具体的には，要因計画を文化（日基盤を検討してきた。

／蘭）×注意課題（顔／声），従属変数を Effect size から

1) 2017 年度までの研究概要算出された一致性効果（一致条件時の正答率から不一致

実験では日本人とオランダ人参加者に，視聴覚動画刺条件時の正答率を引いた値）とする分析であった。主要

激（日本人およびオランダ人による喜びと怒りの情動表な結果は，以下の 2 点であった。第一に，BA17 において現）を呈示し，顔と声の情動価（一致／不一致）を操作

は，文化によらず顔課題時の活動は顔と声の情動価が不した。参加者は顔または声のいずれかに注意を向けて，一致な場合よりも一致している場合に大きかった。第二225

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告に，BA17 の左右どちらにおいても，顔課題時の Effect sizeを抑制する際に文化共通で活動する領域を明らかにするの差分値である一致性効果は，日本人よりもオランダ人目的でコンジャンクション解析を実施した。解析の結果，の方が大きいという文化差がみられた（Figure 1）。また，情報の抑制では IFG（Inferior frontal gyrus）が文化共通で

BA17 と BA41 それぞれにおける脳活動の一致性効果と活動することが示された（Figure 2）。

行動指標の一致性効果の相関を検討したところ，オラン

これらの結果から，文化および課題によらず，ターゲッ

ダ人では BA17 と正の相関が，日本人では BA41 と負のトと一致しない課題非関連情報の抑制には IFG が共通の相関がみられた。

基盤として機能しており，日本人では聴覚野，オランダ

2）2018 年度の研究成果

人では視覚野において感覚入力の抑制をおこなっている

2018 年度は，文化差を生み出す神経基盤について詳細ことが示唆された。

な知見を得るため，課題によらず無視すべき情報の影響

11．ぬれ感覚の脳内形成機構
永島計（早稲田大学 人間科学学術院），中田大貴（奈良女子大学 生活環境科学部）
菅原翔，定藤規弘（生理学研究所 心理生理学研究部門）

ムを明らかにすることを目指した。

“湿度”や“皮膚表面の濡れ”は，ヒトの体温調節に

2. 方法

大きな影響を与える因子であり，衣服素材の開発や室内環境設計などの応用面からも重要な研究対象である。湿実験 1. 健常成人被験者 30 名を対象。Sweeney & Branson

度や皮膚表面の濡れは，“蒸れ感”，“濡れ感”として（Text Res J 1990）による濡れ感の分解パラダイムおよび事我々の意識にのぼり，温熱的な不快感につながる。しか象関連デザインを用い，濡れ感に関わる脳部位同定のためし，ヒトの濡れセンサーはないと考えられ中枢への触覚，の予備的実験を行なった。
25cm2 の綿シートに５段階の量の温冷刺激により形成されると予想されている。この検証

水を含ませ，前腕被毛部に 5 秒間貼付し，その後 15 秒の間には，機能的脳画像法(fMRI)を用いることが適しているに濡れているか，濡れていないかを申告させた。被験者にと考えられる。①濡れ感に関わる脳部位を同定し，②温は，同じ含水量のガーゼをランダムに５回触れさせた。

冷感と圧覚の２つの異なる感覚から形成されると推察さ

実験 2. 実験 1 で用いた綿シートに十分量の水を含まれる濡れ感を，脳内情報伝達解析により明らかにする。

せ（80 μl/cm2），20°C, 25°C, 30°C, 35°C, 40°C のいずれか

さらに，③濡れ感により温熱的不快感が生じるメカニズの温度刺激（現有するペルチエ素子を）を同時に加えた。

226

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

被験者は濡れ感，温度感覚の強さを 0-10 のスケールで申

刺激では，温度に反比例して濡れ感が強くなった。一方，告した。被験者には，同じ温度刺激をランダムに５回加30°C 以上の刺激では濡れ感の変化が見られなくなった。

えた。以上の結果をもとに fMRI による濡れ感の責任領以上の実験を MRI 装置の中で行なったが，明確な再現域の同定をめざした。

性が得られなかった。一番の理由は，装置内が低温であ3. 結果るため皮膚温度の低下により，濡れ感が減弱したこと，

実験 1. 被験者が濡れていると申告した場合を正解

体位の影響が予想された。現在，刺激部位，全身皮膚の（１），濡れていないと申告した場合を不正解（０）と温度管理の方法を検討し本年度中に当初の目的を完遂す

すると，含水量と正答率の関係は比例関係になった。

る予定である。

実験 2. 同一含水量のガーゼを触れた場合，30°C 以下の

12．赤ちゃん型ロボットとの触れ合いによって惹起される神経基盤の解明
加藤健治（国立研究開発法人国立長寿医療研究センター

健康長寿支援ロボットセンター

ロボット臨床評価研究室）

我が国では，超高齢社会の到来とともに，高齢者にお時に惹起される快感情と中脳辺縁系の応答に注目し，高ける独居者数や認知症患者数の急増が大きな社会的問題

齢者における心理脳神経基盤の特徴について明らかにすとなっている。現在，独居世帯数も 160 万を超えており，ることを目的とする。

高齢者の社会的孤立が，コミュニケーション量の低下や，本年度では，乳幼児の声によって惹起される心理反応

心理的・社会的フレイルの要因，更には，認知症発症リと全脳血流応答を計測することを目的として，音声刺激

スクの増加に繋がることが示唆されている。近年では，

サンプルの作成および実験システムの構築を行った。初

高齢者の社会的孤立に対するコミュニケーション支援をめに，fMRI で提示する音声刺激は，国立情報学研究所が目的としたロボットの活用が提言されている。国立長寿提供する「乳幼児の縦断的な音声データベース」を基に，医療研究センターにおいても，乳幼児の声・表情を表出

乳幼児（男女各 3 名）におけるまだ言語を習得していな

し触れ合うことのできる赤ちゃん型コミュニケーション

い出生後 6 カ月から 18 カ月までの縦断的音声を対象と支援ロボットに注目し，高齢者への効果実証を検討してして選定した。それらを基に，笑い声，機嫌の良い声，いる。

機嫌の悪い声，泣き声のセグメントを抽出し，各種類で赤ちゃん型ロボットのコンセプトは，乳幼児の声・表セグメントを統合することで各ファイル 20-26 秒間のサ

情を受け取って“可愛がりたい”“世話をしてあげたい”

ンプルを作成した。次に，fMRI 実験環境下においては，という感情を創出することにある。しかしながら，乳幼MRI 対応のヘッドフォンやスクリーンを通じて，予め選児との触れ合いを通じて高齢者が惹起される心理脳神経

別した乳幼児の音声ファイル（笑い声: n=8，機嫌の良い基盤については，まだ明らかになっていない。

声: n=17，機嫌の悪い声: n=12，泣き声: n=13）の計 50 音本研究の目的は，中高年層を対象にして，機能的核磁声サンプルを被験者に提示し，惹起される快不快度を行

気共鳴法（functional Magnetic Resonance Imaging: fMRI）

動指標として記録できる実験システムを構築した。今後を用いて，乳幼児の様々な声や表情によって惹起されるは，構築した実験系を基に，高齢者を対象とした fMRI 計

心理反応と全脳血流応答を検討することである。その中測を実施したい。

でも特に，乳幼児の笑い・喜びの声や表情を受け取った

227

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

13．磁気共鳴画像を用いた，日本人英語学習者・外国人日本語学習者の第二言語習得メカニズムの探求
笠井千勢（岐阜大学）
定藤規弘，小池耕彦，角谷基文，吉本隆明（生理学研究所システム脳科学研究領域心理生理学研究部門）

本研究は，第二言語がどのように脳内で処理されるか学習者が助詞を選択できない背景には，数多くある助詞

脳画像を用いて調査することが目的である。母語であるの中から文脈に適した正しい助詞を選び出すにあたり認第一言語が処理される過程と，母語以外の言語が処理さ知に大きな負荷がかかっていると仮定した。

れる過程を脳画像を用いて比較することで，処理に関与

結果，学習者は母語話者に比べ正答率が低く，解答速する領域，及び処理に関わる認知負荷を調査することで度も遅かった。つまり，日本語母語話者にとって助詞の言語習得のメカニズムを探求した。

産出は難しいものではない一方，学習者にとっては，ひ

被験者に日本語母語話者と日本語学習者を採用し，日らがな一文字を産出することが非常に困難であることが本語の文章に見合った正しい助詞を解答するタスクを課

明らかになった。神経基盤は，両グループとも LPO の関し，両グループの正答率，解答速度，神経基盤を比較検与が認められ，助詞を産出するにあたり，母語話者も学証した。一般に「て・に・を・は」と呼ばれる助詞は，習者も統語処理を行うことが明らかになった。一方，学

日本語学習において最も習得が困難な文法要素として知習者グループに特化して活動する領域は IFS であった。

られており，高い日本語能力を保持する学習者においてこの領域は，LPO の統語処理を VWM を使ってアシスト

も日本語母語話者とは異なる助詞を使用することが報告することが知られており，学習者が付加的な記憶リソーされている。

スを駆使して助詞を産出していることが明らかになった。

先行研究から，言語処理には left inferior frontal gyrus

これらの発見により，母語話者も学習者も同じ神経基盤(LIFG) の関与が報告されている。また，LIFG 内の left parsを使って統語処理を行うが，学習者は文法ルールを見つ

opercularis (LPO) が統語処理を担い，left inferior frontal

け出したり，すでに学習した内容に参照しながら答えを

sulcus (LIFS) が verbal working memory (VWM) を含む認見つけ出す作業を行っていることが明らかになった。

知的な処理に関与することも報告されている。私たちは，

14．7T fMRI を用いた協力の神経基盤としての右頭頂側頭接合部の役割の解明
高橋英彦（東京医科歯科大学大学院 医歯学総合研究科 精神行動医科学）
早瀬允人（京都大学大学院 医学研究科 脳病態生理学講座 精神医学教室）

人間の社会的行動のひとつに，他者との協力によってられており，下位領域ごとの役割の検討のためには，７

目標の達成を図る協力行動が挙げられる。この協力行動

テスラ MRI 装置による高空間解像度での脳活動の解析を計測するための課題が，身体を介した個人間でのやりが有効と考えられる。本研究では７テスラ MRI を用いて，とりを通じて目的遂行を行う共同運動課題である。この参加者の右 TPJ 前部の活動が，相手との協力度合いを変課題においては，連続的に変化する他者の行動を知覚し，調する機能と関連しているかを検討する。

自身の行動へと変換する仮定が重要となる。先行研究に方法として，複数名の把持力の平均を一つの目標値により，相手の行動を自身の行動過程に取り込む程度の高合わせる共同把持力調整課題(Abe ら，投稿中)を用いる。

い実験参加者は，共同運動課題中の右 Temporo-Parietal

参加者の１人は MRI 内で課題を行い，その間の脳活動を

Junction（TPJ）の前部の活動が高いことが示されている。

記録する。他の参加者は MRI 外で実験に参加する。実験

右 TPJ は機能的に複数の下位領域に分割されることが知中に，他者から受ける影響量（他者との協力程度）を時

228

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

間的に変動させ，協力程度と脳活動の関係性を検討する。

験課題および機器の動作の確認と，実験条件および撮像

他者との協力度合いはノイズ寄与率(Okazaki ら,2015)をプロトコルの検討を行った。予備実験の結果，実験参加

用いて定量化する。統制条件として，個人の把持力を目者が３人の場合，課題中のふるまいのコントロールが困標値に一致させる課題をおこなわせる。実験では７テス

難であることが判明した。課題における参加者の寄与率

ラ MRI を用いて脳機能画像を，また３テスラ MRI を用を変化させる別の方法として，ノイズを減らすようなコ

いて脳構造画像を得る。取得した脳画像データは HCP パ

ンピュータプログラムを課題に加える手法が考えられる。

イプラインを用いて解析を行う。

今後，こちらの方法を検討してゆく予定である。

本年度は予備実験を実施し，７テスラ MRI における実15．脳波・機能的 MRI 同時計測法を用いた睡眠覚醒機構の解明
石井徹，麻生俊彦（京都大学大学院医学研究科附属脳機能総合研究センター）「睡眠と覚醒，意識と無意識の境界で脳に何が起きてい本年度 12 名の撮像を追加しこれまでに計 29 名(女性 16

るのか」は神経科学領域に残された課題の一つである。睡

名，平均 21.7±3.1 歳)の撮像を行い，うち 15 名について

眠覚醒及び睡眠ステージの分類は 1968 年の R&K criteria

preliminary なグループ解析を終えた。

発表以来，脳波所見を元に行われている。しかし，それら脳波視察による睡眠覚醒段階判定と周波数解析による個々の脳波所見を生じる脳活動については不明な部分がα-power の変動には高い関連性がみられた。stage W と多く，覚醒/睡眠を生み出す神経基盤や調節機構について

NREM stage1 における脳賦活の比較では，後者において視は未だ謎のままと言える。そこで本研究では，睡眠判定の床および基底核領域に有意な賦活低下がみられた(α=0.05,

gold standard であり高い時間分解能を有する脳波と，高い

corrected)。視床を seed とした機能的結合性解析では，入空間分解能を有する fMRI の同時計測手法を用い，覚醒と眠期に視床と皮質領域との結合性が低下していた。一方で，睡眠を調節する脳機能に迫ることを目的とした。

入眠期において Default Mode Network を含む皮質間の結合

18-35 歳の健康な男女を対象として被験者を募集し，午性には有意な変化を認めなかった。入眠期には，睡眠覚醒

睡実験を行った。3TMRI(Siemen 社 verio)及び脳波計測装

中枢の相互作用的な活動変化とそれに伴う動的な脳内置(BrainAmp) を用い自然睡眠中の脳活動計測を１時間連

ネットワーク変化が起きていると考えられる。特に，感覚続で行った。覚醒と睡眠 NREM stage1 の遷移に焦点を当を統合する視床と大脳皮質間における機能的結合性の低て，視察脳波判定により stage shift が確認できた時点で被下が意識レベルの変化に寄与していることが示唆される。

験者に覚醒を誘導する方法を用いた。脳波解析では，周波今後対象者数を増やし，脳幹や視床下部も含めた入眠期

数解析及び(AASM 基準に基づく)睡眠段階視察判定をのネットワーク変化について解析を進める予定としてい行った。fMRI は 1) 睡眠覚醒段階に基づくブロックデザイる。

ン解析 2) dynamic fMRI 解析を行った。

16．脊髄損傷後の非ヒト霊長類の中枢回路の大規模再編過程の 7TMRI による解析
伊佐正，岡田知久，川崎敏生（京都大学大学院医学研究科），山口玲欧奈（京都大学高等研究院）

當山峰道（ニューカッスル大学神経科学研究所），福永雅喜，定藤規弘（生理学研究所心理生理学研究部門）
我々のマカクザルを対象とした先行研究から，皮質脊

いて，脊髄だけでなく大脳皮質運動関連領域や側坐核な髄路を損傷した後の手指の巧緻運動機能の回復過程におどの辺縁系が機能回復に関わっていることが明らかに

229

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

なった（Nishimura et al. Science 2007; Sawada et al. Science

ル導入が遅れたため 3T MRI（Allegra, SIEMENS）を用い

2015; Zenas et al. Cerebral Cortex 2018）。回復過程におけて，損傷後 4 ヶ月間の安静時 MRI データを記録した。

る各脳領域の活動は明らかになったが，脳の大規模回路

2017 年度では，さらに 4 頭を追加して実験を行った。

の動作にどのような変化が起きているのかは未だ不明で2018 年度は，主に記録した MRI データを基に全脳網ある。本研究では大規模回路の結合特性の変化を解析す

羅的に結合特性がどのように変化しているかを解析した。

ることで，機能回復過程における大規模回路の再編のメ

ROI を抽出し，各 ROI 間の BOLD 信号の相関係数を脳領

カニズムを明らかにすることを目的とした。実験ではマ域の結合特性として評価した。その結果，手指の巧緻運

カクザルを対象とし，第 6/7 頚髄間で亜半切を行い，皮動機能が回復し始める直前に，損傷反対側の背側運動前質脊髄路に損傷を受けたモデル動物を作成した。その後，

野の後方部（F2）と各脳領域間の結合性が高くなること

機能回復過程の各段階で麻酔下における安静時 MRIが示された。特に，損傷反対側の F2 と両側の腹側運動データを取得した。

前野の後方部（F4）との結合特性が高かった。今後はさらに進めることで，脊髄損傷後の脳における大規模

本研究は 2016 年度からの継続課題である。2016 年度

回路再編の詳細を明らかにする。

では 2 頭の損傷モデル動物を作成した。7T MRI のコイ

17．経済実験と非侵襲脳活動イメージングによる言語が社会効用に与える影響の解明
山田克宣（近畿大学

経済学部経済学科）

鈴木真介（東北大学

新領域創成研究部）

田中沙織（国際電気通信基礎技術研究所

数理知能研究室）

本研究は，人間の意思決定の基礎となる選好の形成に行動実験では，そのどちらが日本社会においてより支ついて検証する。近年，行動経済学の分野で，言語が選配的であるか，2000 人の被験者を用いたインターネット

好の形成に影響を与えるという仮説が注目され，行動実

実験で分析した。被験者はランダムに 2 つのうち 1 つの験が開始されている。“三大選好”のひとつとされる社

実験条件にアサインされた。1 つ目の実験条件は，独裁会効用に注目し，使用言語の文法的特徴が選好の形成に者ゲームの刺激提示の際に「わたしは○○円受け取る」

与える影響の神経基盤を識別する。使用言語と選好形成という説明箇所の「わたし」が表示されるケースであり，の因果関係を生み出す神経基盤を理解することで，人間もう１つの実験条件では「わたし」が省略される。日本の社会・経済活動をより本質的に理解し，より良い政策

語は主語の省略が文法的に許容される言語であり，今回提言に資することを目的とする。

の実験ではその特徴をいかしている。

その目的にむけて，本年度は行動実験データの解析と，結果として，現在の日本においては「わたし」を意識

fMRI 実験に向けた実験パラダイムの調整を行った。まずすることで「より向社会的になる」ということが判明し行動実験については経済学で頻繁に用いられる独裁者た。そのメカニズムを追加的に検証した結果，予想してゲームを改変し，「選択を行う際，主語（わたし）が意

いたとおり責任感が喚起されていることが判明した。

識にあるかないかの違いが，社会効用のパラメターを変この行動実験は被験者間実験のデザインであったが，化させる」という仮説を検証する。そのメカニズムは，

fMRI 実験にむけては被験者内デザインに改変する必要「わたし」という第一主語を意識することで自己に対すがある。プレテストとして行動実験とほぼ同じデザインる意識が強調され，転じてそれが社会効用に影響する（向のタスクを 20 名の被験者に対して行ったところ，タスク

社会的ではなくなる）というものと，同じ様に「わたし」の繰り返し回数が多すぎるという問題から，これまでのという第一主語を意識する一方でそれが自己の責任感を

結果を複製することができなかった。今後，fMRI 実験用

喚起し，より向社会的になるという２つの背反するものに最適なデザインを開発することが課題となる。

が考えられる。

230

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

18．課題正解率を変える呼吸と脳活動の相互作用の解明
中村望，越久仁敬（兵庫医科大学 生理学生体機能部門）

福永雅喜，定藤規弘（自然科学研究機構生理学研究所 システム脳科学研究領域 心理生理学研究部門）
日本古来より禅や仏教で実践されている呼吸の整え

現在 fMRI 画像データの解析中である。これまでのとこ（調息）は，さまざまな作業や課題遂行の成績を向上さ

ろ，EI 転移期において，ある特異的な大脳皮質の注意せる一方，乱れた呼吸など，呼吸の仕方によっては，課

ネットワークの関与が示されつつある。これらの成果は，題の成績を低下させる作用があることが考えられている。

課題の成績低下を引き起こす呼吸の切り替え EI 転移期

事実，これまでの研究で，呼吸と同期する脳活動によっの認知神経基盤について明らかにされることが期待できて認知活動が変わることが示唆されている。

る。

2018 年，我々は呼吸活動が直接，認知パフォーマンス

さらに，呼吸と同期変動するものとして，瞳孔径があを変えることを示した研究成果を国際科学誌 PLoS ONE

る。瞳孔径は，また認知プロセスに関連して変動するこに発表した 1 。この研究では，健常被験者を対象に，呼とが知られている。そこで我々は，健常成人被験者を対吸を計測しながら，図形の形・色・数・位置を記憶して象に，呼吸と心電図と瞳孔径を同時計測し，見本合わせ

想起する見本合わせ再認課題を実施した。その結果，呼再認課題を実施した。記憶想起プロセスの直前において，息から吸息へと切り替わるタイミング，EI 転移期が記憶

心拍間隔と瞳孔径は，呼吸との同期活動を示した一方，想起プロセスに重なったとき，反応時間が約 0.5 秒延長想起プロセスにおいては，心拍間隔の呼吸への同期活動

し，課題の正解率が 21 %低下することを発見した。一方，は維持されたが，瞳孔径は呼吸との同期活動は消失した。

吸息から呼息へと切り替わる IE 転移期では，そのような以上より，瞳孔径における課題に関連した認知プロセス

結果は示されなかった。これより，呼吸のタイミングに制御は，呼吸に依存した自律神経制御より優位に立つこ

よっては記憶したことが正確に思い出せないなど，記憶とが示唆された。この成果は，国際科学誌 Respiratoryの低下に呼吸が直接影響を及ぼしていることが明らかに

Physiology and Neurobiology に掲載された 2 。
---

なった。

1. Nakamura NH, Fukunaga M, Oku Y. PLoS ONE 13:e0204021,

この成果を踏まえて，このような呼吸効果における脳内メカニズムを明らかにするために，2017 年秋より fMRI

2018b.

予備実験を開始した。2018 年夏より，本格的に fMRI 撮

2. Nkamaura NH, Fukunaga M, Oku Y. Respiratory Physiology
and Neurobiology. In press, 2018a.

像下で健常被験者を用いて見本合わせ再認課題を実施，19．ヒト聴覚野における雑音下の音信号処理
岡本秀彦（国際医療福祉大学医学部）

本研究では，経頭蓋電気刺激により聴覚誘発脳磁界反めには，測定時に音を発生しない脳磁場計測が有用であ応に変化があるかを調べる実験の準備を行った。提案代る。また，雑音により惹起された脳活動とターゲット音

表者はこれまで音刺激によって誘発される聴性誘発脳磁により惹起された脳活動を分離するためには，高い時間界反応が，注意などの内的要因と音波の物理特性によっ分解能を生かして脳磁計で得られた波形を加算平均するてどのように変化するかを検証してきた。本研究では，ことが重要となる。

雑音下におけるターゲット音聴取の神経機構を検証する

本研究では，音声言語のうち特に子音の知覚に重要なことを目的に，静寂下及び雑音下に刺激音を呈示し脳磁役割を果たしていると考えられている周波数変調音と，場計測を行った。静寂下と雑音下の脳活動を比較するた母音を主に構成している定常音が，雑音下と静寂下にお231

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第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

いてヒト聴覚野においてどのような神経活動を惹起するを見てもらい音刺激には注意が向かない状態で脳磁場をかを脳磁場測定することで検証した。

計測した。本研究による健康被害等は発生しなかった。

被験者は健常成人 17 名とし，雑音下または静寂下に周波数

現在脳磁場データを解析し，その結果をまとめて国際誌

変調音と純音を呈示して，惹起された聴性誘発脳磁界反応を，生に発表するのう準備を整えている状況である。

理学研究所に設置された全頭型 306ch 生体磁気計測装置

Okamoto, H. (2018). "Manipulation of Auditory Inputs as（Elekta Neuromag 社 製 Vector View システム）を用いてRehabilitation Therapy for Maladaptive Auditory Cortical

計測した。刺激音や雑音としては 90 dB 以内の音（日常生

Reorganization." Neural Plast 2018: 2546250.
Okamoto, H., Kakigi, R. (2018). "Diagnosis of subjective

活音レベル）を使用しており，被験者から音が大きい等

tinnitus." Brain and Nerve 70(4): 467-471.

の苦情はなかった。被験者には脳磁場計測中，字幕映画

20．MEG を利用した聴覚時空間的脳活動の検討
田中慶太（東京電機大学 理工学部）
根本

幾（東京電機大学 システムデザイン工学部）

本研究は，人が社会とのインタラクションを営む上で重性が確認された。一方錯聴者では見られなかったこと要となる聴覚の高次聴覚機能に対して時空間分解能に優から，オクターブ錯聴には，右聴覚野の関与と注意機れた MEG を利用することで，行動と脳機能を対応させ，構との関連を示唆する。

脳内の活動部位と部位間の結合によって行動が解釈でき

4. MEG 被験者（20-25 歳，健常者）15 名。両方の耳に異るようにすること目的として，以下のような成果を得た。

なる周波数で変調した言語音を同時に呈示し（両耳分

1. MEG 被験者（20-40 歳，健常者）15 名程度。MEG を用離聴テスト），変調周波数で計測された MEG を抽出

い，
和音を AM 変調(20 Hz 変調周波数した刺激を用い，することで，どちらの耳から入った情報であるか特定

聴性定常応答（ASSR）を測定した。その結果，三和音

した（聴覚情報のタグ付け）。その結果，両耳から異では，増三和音，減三和音，短三和音，超三和音の順でなる言語音が提示されたとき多くの被験者は，右耳のASSR の振幅が大きかった。和声進行に関しては，変調

情報をより多く聴取することが明らかとなり，左の聴をせずに，300 ms 以降の波形の緩やかな変化に特徴が覚野の活動が大きくなった。

現れるようなので，それに注目して計測している。

5. MEG 被験者(20-40 歳，健常者)15 名程度。視覚的情動

2. MEG 被験者（20-40 歳，健常者）15 名程度。多声部で画像(IAPS)をランダムな順番で呈示すると同時に，聴多義的な旋律を，高声部と低声部を別の周波数で AM

覚刺激（AM 変調音）を呈示し，視覚的情報画像が，変調した刺激を用いて，聴性定常応答を測定し，その聴覚野に及ぼす影響を検討した。その結果，覚醒価の結果，同じ刺激でも聞こえる旋律を人為的に変化させ低い画像に比べ，高い画像で，ASSR の振幅が有意にると，高低声部の ASSR の振幅の比率が変化した。旋増加した。このことから，情動の覚醒価が，聴覚野の律の認識機構に関連するものと思われる。

活動の抑制機能に影響を及ぼした可能性を示唆する。

3. MEG 被験者（20-24 歳，健常者）16 名。オクターブ錯
聴聴取時の MEG を計測し，錯聴または非錯聴グルー

以上の結果より，MEG を利用することで，聴覚情報のプの聴覚野の応答を比較することで錯聴に関連した聴時空間的側面をとらえることが可能となり，両耳分離聴覚野の脳活動を検討した。その結果，非錯聴者においや錯聴など，複雑な聴覚情報処理の心理学的な知見を根て，聴覚野の応答に関して，右半球優位性と対側優位拠となる情報を提供する。

232

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生体機能イメージング共同利用実験報告

21．多義性効果と意味密度効果の脳波・脳磁場計測を用いた検証
日野泰志（早稲田大学文学学術院），橘光貴（早稲田大学大学院文学研究科）

吉原将大（早稲田大学文学学術院），木田哲夫（生理学研究所統合生理研究部門）

提示された文字列に対する語－非語判断を求める語彙判化も仮定すれば(e.g., Forster & Hector, 2002; Hino, Lupker &断課題では，多義語に対する“語”反応の方が一義語に対Taylor, 2012; Kusunose, Hino & Lupker, 2016; Rodd, 2004)，意味する反応よりも速い(e.g., Jastrzembski, 1981; Kellas, Ferraro,

隣接語が多い語は，関連する意味をより多く活性化するため，& Simpson, 1988; Millis & Button, 1989; Rubenstein, Garfield, &相対的には，活性化された意味間の不一致の程度が小さくな

Millikan, 1970; Hino & Lupker, 1996; Hino, Lupker & Pexman,

り，N400 の振幅も小さくなったと解釈できる。

2002; Hino, Pexman & Lupker, 2006)。また，類似の意味を持

この解釈が正しいなら，ある語を読む際には，その初期

つ意味隣接語が多い語に対する“語”反応は，意味隣接語

段階では，形態隣接語や意味隣接語の意味も活性化され，が 少 な い 語 に 対 す る 反 応 よ り も 速 い (e.g., Buchanan,

その中から提示された語に対する正しい意味が選択される

Westbury & Burguess, 2001)。

というプロセスが介在するようである。さらに，このプロ

Haro, Demestre, Boada & Ferre (2017) は，語彙判断課題に

セスでは，活性化された意味間の不一致の程度が評価され，おいて，多義語に対する N400 の振幅が，一義語に対する不一致の程度が高いほど，N400 の振幅が大きくなるものと

N400 よりも大きかったと報告している。一方，Zunini,

思われる。

Renoult, & Taler (2017) の語彙判断課題では，意味隣接語がこの仮説が正しいなら，N400 の振幅は，語が持つ形態－

多い語に対する N400 の方が，意味隣接語が少ない語に対意味対応の一貫性の程度に依存するはずである。あるター

する N400 よりも振幅が小さかった。このように，それぞれゲット語が持つ形態隣接語の中に，ターゲット語とは関連の語種に対する反応速度と N400 の振幅との間の関係をみのない意味を持つ語が多く含まれる程，活性化される意味

ると，N400 の振幅は，語の意味活性化の量や処理速度に依間の不一致は高く，N400 の振幅は大きくなるはずである。

存するわけではないようである。

そこで，本研究では，Hino, Miyamura & Lupker (2011) のデー

Kutas & Hillyard (1980) によれば，活性化された意味間の不タもとに，語の形態－意味対応の一貫性を操作した刺激
セットを作成し，語彙判断課題を実施した。

一致の程度が高い程，N400 の振幅は大きくなる。したがって，多義語は複数の関連のない意味を同時に活性化するため，実験の結果，行動データには，形態－意味対応の一貫性

N400 の振幅が大きくなる可能性が高い。また，語を読む際，効果は観察されなかったものの，N400 の振幅は，形態－意

意味隣接語に加えて，形態隣接語（形態類似語）の意味活性

味対応の一貫性が低い程，大きくなる傾向にあった。

22．末梢神経線維の選択刺激法の確立と脳反応の計測
和坂俊昭（名古屋工業大学）

痛覚とは皮膚感覚の一種であり，機械的，化学的，そのする刺激閾値やそれに関連する脳反応について明らかに

他異常に強い刺激によって生じ，強い不快感を伴う感覚でされていない点が多い。そこで本研究では，末梢神経（Aδある。痛覚の受容器は，身体のほとんど全ての部位にみら線維）を刺激できる表皮電気刺激法を用いて，電気刺激のれる自由神経終末であり，痛覚情報は神経線維の直径が太通電パターンを操作することで，痛覚をつかさどる C 線

い有髄の Aδ 線維と細い無髄の C 線維によって中枢へと伝維と Aδ 線維を選択的に刺激する方法を確立し，脳の活動えられる。電気刺激を用いて痛覚に関する研究を行う際，特性を明らかにすることを目的としている。

閾値の違いから Aδ 線維と C 線維を皮膚の上から選択的に被験者の右手の手背部に表皮電気刺激法で用いる刺激

刺激することは困難であるため，それぞれの神経線維に対電極を貼付し，電気刺激を提示して末梢神経を刺激した。

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生体機能イメージング共同利用実験報告

刺激用電極は直経が 1 ㎜の外筒とその中心にある尖部か下した。また，パルス幅が 800 μ 秒と 1600 μ 秒では閾値にら構成されており，尖部の先が表皮内で留まるように差はみられなかった。これらの結果から。6 条件におけるなっている。通電パターンについては，6 条件のパルス

痛み閾値について S-D 曲線（強さ-時間曲線）を計算し，幅（60，100，200，400，800，1600 μ 秒）の単発の矩形神経モデルを作成するための基礎的なデータを得た。
C 線維の刺激については，単発の矩形波では選択的に波であり，尖部を陰極，外筒を陽極として電流を提示し，各条件における Aδ 繊維の痛み閾値を計測した。

刺激することが出来ないため，2 連発の矩形波を用いて通電波形のパルス幅が 60 μ 秒の条件では，痛みの閾値

選択的に刺激できる条件を調べ，予備的な結果を得ていは最も高く，パルス幅が長くなるにつれて痛みの閾値は低る。次年度以降も継続して検討して行く予定である。

23．片側高度感音難聴患者における聴覚誘発脳磁場反応の周波数特性
高橋真理子，関谷健一（名古屋市立大学）
岡本秀彦（国際医療福祉大学）
本研究課題の目的は，片側高度感音難聴患者では健聴耳

被験者数は限られるものの，刺激音により惹起された聴覚の周波数特異性が向上しているのではないか，という仮説

誘発脳磁場反応の振幅は周波数帯域除去雑音の影響を受を検証することである。聴力が両耳とも正常な場合，雑音けにくかったという結果が出ている。この結果は先行研究

下では左右の耳から入った音情報を統合することで，雑音同様，健聴耳マクロレベルでの周波数特異性が高いことを下の音の聞き取り能力を向上させている。しかしながら，示している（Sekiya et al., 2017）。実験中の被験者の様子

片側高度感音難聴患者ではそれが不可能であるため，脳のはカメラとマイクで常にモニターしており，本年度の計測

可塑性変化により健聴耳の周波数特異性を代償的に向上にあたって問題は発生していない。

させることで対応しているのではないかと考えている。こ

本年度以降は年齢に関しては条件を緩めて被験者数をの為我々は脳磁計を用いて片側高度難聴の患者に対し，健募ったが該当する被験者が少なかったため実際の計測を聴耳のマクロレベルでの周波数特異性を他覚的に計測した。

予定数施行できなかった。そのため次年度は同研究の被験刺激音として日常生活で重要な役割を果たしている

者検索を継続しながら，刺激音の周波数や刺激間隔，回数1000 Hz の純音を用いて，マスキング音として 1000 Hz 周を変更して過去に計測した被験者で再計測し論文報告可辺の周波数帯域を広域雑音より除去することで作成した能な研究計画を検討する。

周波数帯域除去雑音を用いた。刺激音を単独，または周波

Sekiya et al., Broadened population-level frequency tuning in the

数帯域除去雑音を背景音として提示した時に誘発される

auditory cortex of tinnitus patients. J Neurophysiol. 2017, 117:1379-

脳磁場を測定した。対象となる被験者は名古屋市立大学病1384

院や近隣の耳鼻咽喉科から紹介していただいている。まだ

24．音圧変化に対する自動脳応答
元村英史（三重大学・医学部附属病院精神科神経科）
周期的な音刺激を呈示することによって周期性の脳活

常状態に戻ることはすでに報告されています。ASSR の一動である聴性定常反応（auditory steady state response: ASSR）

過性の位相変化とともに，突然の音特性変化から約 50～が誘発される。この音刺激に突然の音刺激変化を加えるこ

250 ms 遅れて後期活動（変化関連脳活動）が検出されまとによって，ASSR の位相に速化がみられ，位相は再び定す。本研究では，健常者を対象とし，全頭型脳磁図計234

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生体機能イメージング共同利用実験報告（Vectroview, ELEKTA Neuromag）を用い，突然の音圧変きいほど ASSR の位相変化は大きく，Change-N1m 振幅は化により誘発される ASSR の一過性の位相変化と代表的増加し，その潜時は延長しました。つまり，ASSR の位相な変化関連脳活動の Change-N1m に及ぼす音圧変化の影の一過性変化や変化関連脳活動の振幅/潜時は呈示される響を検討した。

音刺激の音圧変化量に依存すると考えられる。変化関連脳

1 ms クリック音の 40-Hz 連発音からなる 1000 ms の音活動同様に，ASSR の位相変化は鋭敏かつ定量性の高い変刺激を用い，刺激開始後 500 ms で音圧を変化（±5, ±10,化応答の指標となる可能性がある。定常に回復する一過性±15 Hz）させた逸脱刺激と変化なしの標準刺激をインの ASSR の位相のずれを音終了まで続く音圧増加だけでサートイヤホンから等頻度でランダム呈示した。オフライ

は説明することはできない。上行性聴覚神経路とは別に，

ンフィルター（ASSR: 35-45 Hz, Change-N1m: 1-35 Hz）を変化に応答して ASSR を速化させる独立した神経回路の用い，ASSR の位相変化と Change-N1m の振幅と頂点潜時存在が考えられる。引き続き，2 つの脳応答に着目し，聴を測定した。音圧の増減にかかわらず，物理的変化量が大覚変化探知メカニズムの解明を目指したい。

25．時間，空間，音声の知覚に共通するチャンネル間処理の解明
森周司，廣瀬信之（九州大学大学院システム情報科学研究院情報学部門）
田村俊介（九州大学大学院システム情報科学府情報学専攻）

本研究課題の目的は，ヒト聴覚の時間情報処理の一つ

方スクリーンに「Yes」（無音あり）「No」（無音なし）

である「チャンネル間処理」の脳内メカニズムを解明すが左右にランダムに呈示され，聴取者は手元のボタン押ることである。本年度は，昨年度からの継続で，周波数しで答えた。刺激は 4 セッションに分けて合計 240 回呈間無音検出課題遂行時の聴取者の聴覚誘発脳磁場反応を示された。また，聴取者の判断の偏りを防ぐために無音計測した。周波数間無音検出課題は，周波数が異なる２

長 0 ms と 100 ms の刺激も少数回呈示された。

音の間に挿入された無音を検出する課題であり，２音の刺激条件毎に信号源解析を行ったところ，どの刺激条件

周波数が同一の場合と比べ，無音検出閾値が非常に長くにおいても，先行音（3200 Hz）の開始から 100 ms 付近でなる。その原因として，無音の先行音と後続音が異なる

はパラベルト領域，後続音（800 Hz）の開始から 100 ms 付

周波数チャンネルにより処理されること，即ちチャンネ

近では一次聴覚野の活動が最も強くなることが分かった。

ル間処理にあると考えられる。本研究課題では，同一の無音長 50 ms の刺激で「無音あり」と「なし」の判断

無音長でも聴取者の検出判断（「無音あり」と「無音ながともに 80 回を超えた聴取者 4 名で，それぞれの判断

し」）が異なることに着目した。「無音あり」の判断時

での脳活動を比較した。その結果，4 名中 1 名で先行音には「無音なし」とは異なる脳活動が基底にあると仮定のオフセットへの反応が「無音あり」のみで見られた。

し，二つの判断に関連する脳活動の相違からチャンネル

これ以外の反応，及び他 3 名については判断の違いによ

間処理の脳内メカニズムを探ることとした。

る脳磁場反応の相違は観察されなかった。

聴取者は 20～57 歳の 10 名（女性 6，男性 4）で，125

本年度は，脳磁図計測装置の故障などもあり計測対象～8000 Hz の範囲で聴力が正常であった。刺激は，先行音の聴取者数を十分に確保できず，予測されたような検出

3200 Hz，後続音 800 Hz でともに 85 dB，300 ms の純音

判断による脳活動の相違を明らかにするに至らなかった。

で，その間に 50 ms の無音区間を挿入した。右耳への単次の研究課題でも本研究を継続する予定である。

耳呈示であった。先行音呈示開始から 1000 ms 後に，前235

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生体機能イメージング共同利用実験報告

26．クロスモーダルな感覚情報の脳内表現様式の解明
宮脇陽一，衞藤祥太（電気通信大学 情報理工学研究科）
神谷之康（京都大学情報学研究科）
北田亮（Nanyang Technological University School of Humanities and Social Sciences）
角谷基文，福永雅喜，定藤規弘（生理学研究所 心理生理学研究部門）

感覚野の情報処理は，単一の感覚モダリティだけでは端部に時空間パターンを厳密に制御した運動線分刺激を閉じず，視覚，聴覚，触覚などの複数の感覚器から得た提示した際の脳活動計測実験のデータ追加解析と論文化情報が相互作用することにより，統一された知覚表象がのためのデータ解析を中心として研究を進めた。具体的獲得されている。このような異種感覚間の情報相互作用に実施した解析内容は昨年度から概ね継続しており，単には，高等生物が生息環境に適応する過程で獲得してき変量解析に基づく脳活動部位同定に加え，マルチボクセ

た，複数情報を統合し補完する巧みな情報処理手法の普ルパターン解析，サーチライト解析，表現類似度解析な遍原理を理解するための重要なヒントが隠されているにどの多変量解析を実施した。こうした多側面からの解析違いない。そこで本研究では，機能的磁気共鳴画像（fMRI）

手法を用いた検討を重ねた結果，論文公刊に向けた準備

計測法によってヒト脳活動を計測することにより，大脳が概ね最終段階にはいりつつある。

皮質感覚野における異種感覚情報の相互作用および統合

これらに加え，本研究の発展として，視覚野－体性感過程を調べ，ヒト脳内での異種感覚情報の表現様式を解

覚野間の双方向的相互作用を検出するために実験設計の明することを目的とする。

検討，脳機能画像計測における時空間分解能向上のための実験設計の検討，および超高磁場 fMRI を用いた体性2018 年度では，昨年度から引き続き，触覚刺激情報の

感覚野撮像実験のための準備を新たに進めた。

クロスモーダルな脳内表現について着目して研究をすすめた。これまでに実施した，示指，中指，薬指の三指先27．3 次元シネ位相コントラスト磁気共鳴法の基礎的検討
礒田治夫（名古屋大学脳とこころの研究センター）
福永雅喜（自然科学研究機構生理学研究所）
田嶋駿亮，MAJUWANA GAMAGE Roshani（名古屋大学大学院医学系研究科）
小森芳秋（シーメンスヘルスケア株式会社）

を撮像でき，細い血管を対象とした高精度の MRFD を行え

1. 背景･目的
脳動脈瘤の発生，成長，破裂には血流動態が関係している可能性がある。本研究の目的は，3T MR 装置と 7T MR 装ると報告されており，磁気共鳴流体解析（magnetic resonance

置で撮像したヒト脳動脈瘤モデルとヒト健常ボランティア

fluid dynamics, MRFD）や計算流体解析（computational fluidの 3D PC MR から MRFD を行い，得られた解析結果を基準

dynamics, CFD）を使用して，脳動脈瘤を対象とした血流動の CFD と比較し，7T MR 装置の高空間分解能 MRFD の精

態解析の研究が行われている。脳血管の様な細い血管を対度は 3T MR 装置の MRFD よりも優れているか否かを検討

象に MRFD を行う場合，3 次元位相コントラスト磁気共鳴

することである。

法（3-dimentional phase contrast magnetic resonance, 3D PC MR）

2. 方法

を高空間分解能で撮像する必要があると報告されている。

ヒト脳動脈瘤モデルとヒト健常ボランティア 10 名を

7 テスラ（tesla, T）MR 装置を利用することで高信号雑音比

対象に 3T MR 装置と 7T MR 装置で MR 撮像を行った。

（signal to noise ratio, SNR）かつ高空間分解能の 3D PC MR

得られた MR 画像から MRFD を行い，MRFD で作成した236

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第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告

血管形状を基に CFD を行った。各 MR 装置での MRFD

では認められず CFD と類似した結果を示した（図 1）。

から得られた血流動態を基準である CFD から得られた

脳動脈瘤モデルの検討とヒト健常ボランティアの検討に

血流動態と比較した。ヒト脳動脈瘤モデルの検討では定おいて，相関係数 R，ASI，MSI の何れも 7T MR 装置の性評価と定量評価を行い，ヒト健常ボランティアの検討

結果は 3T MR 装置の結果に比して高値を示した。ヒト健では定量評価を行った。定性評価の項目は 3 次元血流速

常ボランティアの検討の ASI と MSI の統計解析では，3T度ベクトル図，定量評価の項目は血流速度ベクトルの大MR 装置の結果と 7T MR 装置の結果の間で有意差が認め

きさの相関係数 R，血流速度ベクトルの角度類似指数られた（図 2）。

（angular similarity index, ASI），血流速度ベクトルの強度

4. 結語

類似指数（magnitude similarity index, MSI）を使用した。

7T MR 装置を使用した高空間分解能 MRFD の精度は3T MR 装置よりも優れていることが確かめられた。超高3. 結果･考察
脳動脈瘤モデルの検討において，3T MR 装置で得られ

磁場 MR 装置による高 SNR の撮像によって，7T MR 装

た MRFD の 3 次元速度ベクトル図では血管壁近傍にノ置を使用した細い血管を対象にした 3D PC MR の優位性

イズ様のベクトルが認められたが，7T MR 装置の MRFDが示唆された。

237

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28．眼球運動の機能的ネットワークの解析
三浦健一郎（京都大学大学院医学研究科）
福永雅喜，山本哲也，定藤規弘（自然科学研究機構生理学研究所）
眼球運動の神経機構は神経科学の古くからの研究対象

により，課題遂行中の脳活動を全脳で取得した。また，であり，動物を用いた研究で多くのことが明らかになっ

髄鞘密度マップ生成のために T1/T2 強調画像も別取得している。しかし，ヒトの眼球運動の神経機構に関する知た。全ての撮像は Human Connectome Project（HCP）

見は断片的であり，動物から得られている解剖学的，生Protocol に準拠し，前処理を含めたデータの解析には理学的知見との対応関係が未だに不明確である。神経疾HCP Pipelines を用いた。個人解析では，眼球運動に関連

患や精神疾患に付随して眼球運動の異常が認められるこ

した脳活動が MT+野，前頭眼野，運動前眼野，頭頂間溝

とも多く，その神経機構の解明は病態メカニズムの理解に沿った複数領域で得られた。グループ解析では，にも繋がることが期待できる。本研究では fMRI を用い

Multimodal Surface Matching を用いて脳画像のアライメて，ヒトの眼球運動に関わる機能ネットワークを解明すントを行い，個人解析の結果と同様，MT+野，前頭眼野，ることを目的とする。

運動前眼野，補足眼野，頭頂間溝に沿った領域に有意な

本年度は，追跡眼球運動に関わる脳領域と高髄鞘化領賦活が確認された。髄鞘密度マップとの比較で，これら域の相同性について検討した。感覚と運動に関わる大脳の領域は高髄鞘化領域と重複する傾向見られた。サッの各一次領野といくつかの高次領野には髄鞘化が進んだ

ケードに関わる脳領域との比較では似た脳領域に賦活が領域がある。Glasser と Van Essen（2011）はサッケード

見られたが，追跡眼球運動時のほうが MT+野の賦活がよ

関連領野と高髄鞘化領域の相同性を指摘している。本研

り強く，範囲がやや広い傾向があった。

究では，追跡眼球運動の関連領野にもこの相同性がある

今後，被験者を増やして結果の再現性を確かめる。まかについて調べるために，3T MRI を用いて実験を行った，機能的ネットワークを構成するか否か，パフォーマ

た。被験者(14 名)はスクリーン上の視標を見るように指ンスと賦活の関係，日常の場面での眼球運動との関係等

示され，静止した視標の固視と動く視標の追跡を交互にについて詳細に明らかにする計画である。

行った。マルチバンド技術を用いた高時空間解像度 fMRI

238

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29．神経アミノ酸マッピングのための化学シフトイメージングの確立
梅田雅宏，樋口敏宏，河合裕子，村瀬智一（明治国際医療大学・医学教育研究センター）
服部憲明（社会医療法人大道会 森之宮病院神経リハビリテーション研究部）
浦山慎一（京都大学・学際融合教 青研究推進センター）

超高磁場 MRI の利点は，高感度とケミカルシフト分解定した(図 1-b)。被験者毎に 3D 位相画像を計測し断面を能が優れている点にある。低濃度の脳内アミノ酸を計測決定したが，概ね同一断面で計測可能だった。CSI は TR

する MR スペトル(MRS)法は，この２つの点で有利であを 4s の PRESS 法で計測し LCModel による代謝物情報がる。生体の領域選択の MRS では傾斜磁場を利用してい得られた。グラディエントエコーCSI シーケンスの作成る。この傾斜磁場とケミカルシフトは同じ原理に基づく。

など測定時間の短縮を図ることが今後の課題と考えられこのため，ケミカルシフトによるスペクトルの広がりのた。

分だけ，選択領域がずれる。このケミカルシフトの一ずれを解決する方法として，位相エンコードで選択領域を
分 割 す る ケ ミ カ ル シ フ ト イ メ ー ジ ン グ (chemical shift
imaging: CSI)法がある。CSI 法では単一領域の選択 MRS
で行う領域より広い領域が観測対象となる。そこで磁場の均一度を高めるシム調整の困難さが次の問題となっていた。シム調整は MRI の磁場の X, Y, Z の３軸に対して
１次，２次，３次の関数で調整される。このため，3 次元(3D)で位相画像を計測し，高次の歪みを持つ領域(図 1-a)を避け，２次以下の磁場歪みを持つ断面を測定断面に設239

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30．MRI を用いた大脳基底核新経路の検証
吉田篤司（理化学研究所生命機能科学研究センター・脳コネクトミクスイメージングチーム・基礎科学特別研究員）

大脳基底核はルールに従った運動の制御に関与すると者が見たことのない複数の視覚刺激（フラクタル図形）

されている一方で，学習を通して獲得する認知機能にもを用意し，試行錯誤により視覚刺激と選択すべき行動の関与するとされている。大脳基底核はこれまでの解剖学

連合学習を行う。それに対して，別のブロックでは事前的研究で大脳皮質や視床，脳幹など脳内の多くの部位とにルールを明示し（赤色の四角なら congruent 課題，緑色

連結があることが明らかにされ，3 つの経路（直接路，間の四角なら incongruent 課題，
青い四角なら NoGo 課題），

接路，ハイパー直接路）が機能的に重要と考えられてき学習を必要としない課題を用いた。これらの 2 つの条件た。しかし，申請者はサルの行動課題遂行中に間接路の下で 3 つの課題を行っている最中の fMRI 撮像を 6 名の一部とされる淡蒼球外節から神経活動記録を行い，淡蒼

被験者で行い，ブロック間の比較を行ったところ，運動球外節には 2 つの種類の神経細胞が存在すること，更にを行う前の視覚刺激の提示期間にてフラクタル図形を提3 経路と別の第 4 の経路が存在している可能性を提唱し示した学習ブロックにて後頭葉領域の強い賦活化を認めた。本研究は，第 4 の経路を含めた 4 つの経路がどのよた。このことから学習の有無にかかわらず用いる図形にうな機能に関与しているのかを明らかにすることを目的

より賦活化の差が生じる可能性が考えられたため，学習に，健常被験者を対象として学習と組み合わせた課題遂

不要ブロックにおいても同様にフラクタル画像を用いる

行中の機能的磁気共鳴画像法（以下 fMRI）を行った。

こととし，被験者には実験前に学習不要ブロックにて，

課題には提示されたターゲットと同側のボタンを押す

それぞれのフラクタル画像がどの課題を意味しているか

課題（congruent 課題），反対側のボタンを押す課題のルールを教えることとした。今年度は修正した課題を（incongruent 課題），いずれのボタンも押さない課題

用いた fMRI 実験を 10 名の被験者で行った。今後更に被（NoGo 課題）という 3 つの行動課題を用いる。課題は 2

験者での実験を行い，十分な被験者数でのデータが習得

つのブロックで構成される。一つのブロックでは，被験できた段階で解析を行う。

31．創造的修辞表現生成に関わる神経ネットワーク・認知メカニズムの解明
寺井あすか（公立はこだて未来大学）
地村弘二（慶應義塾大学）
吉本隆明（生理学研究所システム脳科学研究領域心理生理学研究部門）
近添淳一（生理学研究所生体機能情報解析室）
定藤規弘（生理学研究所システム脳科学研究領域心理生理学研究部門）の新たな意味の創造としての修辞表現生成過程の神経メ

人は外的刺激に対して，内的表象を形成することで新カニズムを明らかにすることを目的とする。

たな意味を創発する。例えば，雲の形から動物・人間の顔などを思い浮かべるといった，視覚刺激や聴覚刺激に本研究課題は 2017 年度共同利用実験（課題番号：628）

対しよく知ったパターンを知覚するパレイドリア現象の継続研究であり，昨年度に引き続き被験者 14 名にて画

（Hadjikhani et al. 2009）が報告されている。このように

像説明課題を用いた実験を実施した。画像説明課題では，外界からの刺激に対して「新たな意味」を見出す現象と画像（抽象的図形：カラー12 種，モノクロ 4 種）を被験して，画像刺激に対し異なる概念を用いた表現を生成す者に提示し，被験者自身がボタンを押すことで画像を時る「修辞表現（比喩）生成」を対象とし，視覚刺激から計・反時計回りに画像を回転させながら，自由に口頭で240

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第 40 巻（Dec,2019）

生体機能イメージング共同利用実験報告提示された画像の説明を行ってもらい，課題遂行中の被り生成された説明が提示された画像のどの部分に対する験者の発話を全て録音するとともに，脳血流を MRI

ものかについて明らかにした。

（Verio 3T）を用いて測定した。画像説明課題は 8 セッ

今後，被験者により生成された説明を提示された画像のションからなっており，各セッションは 6 分 52 秒とし，色・形等に関する説明（字義通り説明）と他の概念を用い2 種類の刺激を各 3 分間提示した。multibandEPI のスキャた説明（修辞的説明）に分類し，発話オンセット数秒前〜

ンパラメータは，マルチバンドファクターを 8 とし，マ

発話オンセットを対象とした時系列分析を行うことで，修トリクスサイズ 96 x 96，スライス厚 2 mm，平面解像度

辞的表現生成過程の神経ネットワークの時間動態を明ら

2 mm，繰り返し時間 0.8 秒，エコー時間 30 ミリ秒，フかにするとともに，第三者評価により修辞的説明の創造性

リップ角 50 度で 72 枚の撮像を行った。さらに，事後課の評価を行うことで，創造的修辞表現生成にかかわる神経

題としてインタビューを行い，課題遂行中に被験者によネットワークの解明を目指したいと考えている。

32．主観的時間経験に依存した経済的意思決定における衝動性・自己制御の調節機構
地村弘二（慶應義塾大学理工学部）
田中大輝（慶應義塾大学大学院理工学研究科）
新滝玲子（慶應義塾大学理工学部）
遅延する報酬の価値は，遅延時間が長くなるほど減少す

長く感じるかを調べるために，遅延時間後に報酬が得られることが，ヒト・非ヒト霊長類・げっ歯類・鳥類で観察さない状況下で，どちらの時間が長く感じるかを答えた（時れている（遅延割引）。しかし，遅延時間の経験が，遅延間評定）。報酬条件と同様に，答えに依存して静止条件の割引とどのように関係あるかはほとんど知られていない。

時間を変化させ，2 つの条件での均衡点（主観的時間）をそこで本研究では，遅延時間の主観的な経験を操作するこ求めた。
機能的 MRI の撮像にはマルチバンド加速 EPI 法を用いとにより，遅延割引の形成がどのように変化するかを調べて，TR = 0.8 秒，空間解像度は 2 x 2 x 2 mm とした。

ることを目的とし，非ヒト動物で用いられてきた行動課題
をヒト実験に適用して，課題遂行中の脳活動を機能的 MRI

時間評定では，変化条件の主観的時間は，静止条件よりも短く，より高速で色が変化する条件で短かった。さらに，で撮像した。
ヒト被験者は，まず，2 種類の数十秒遅延する液体報酬

変化条件の主観的時間が短い被験者では，変化条件の遅延を経験した。遅延時間中，色がついたタイルが提示され，報酬の主観的価値が大きかった。このことは，変化条件で一方の条件ではタイルの色が周期的に変化し（変化条件），

時間が短く感じている被験者ほど，変化条件の遅延報酬をもう一方の条件ではタイルの色が固定されていた（静止条

より選ぶ傾向があることを示唆している。

件）。変化条件の変化の速度は，低・中・高の 3 段階とし

本実験は機能的 MRI を高速で撮像しながら被験者が液た。遅延時間終了後，被験者は報酬であるジュースを飲ん

体を消費するという実験であり，画像の前処理では頭の動だ。そののち，経験した 2 種類の報酬のどちらか好きな方

きや液体消費に関連したアーチファクトについて慎重なを選び（自由選択），同様に遅延報酬を得た。

配慮が求められる。そこで，一般線形モデルの残差を用い遅延時間は，まず 2 条件で等しい状況で選択を行った。

たアーチファクト除去手続きを確立した。現在は一般線形

そして，選択に依存して，静止条件の遅延時間を変化させモデルと行動経済学モデルを用いた脳活動抽出のためのて，変化条件と均衡する遅延時間を求めた。

一般線形モデル解析を行っている。

一方で，変化条件と静止条件のどちらで主観的に時間が241

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生体機能イメージング共同利用実験報告33．脳磁図による運動視知覚の神経基盤の解明
今井章，高瀬弘樹（信州大学学術研究院人文科学系）
田中慶太，内川義則（東京電機大学理工学部）
岡本秀彦（国際医療福祉大学医学部）

仮現運動観察時の脳磁界活動(MEG)を取得して，運動回，下前頭葉眼窩部，下前頭葉弁蓋部，中前頭回，上前知覚と，空間視経路および物体視経路の賦活の関係につ

頭回背側部の各部位別に，立体視(2D/3D)×見え(同時/最いて検討することを目的とした。一般に，運動知覚は空

適 1/最適 2)×半球(L/R)×時間(10 区間)の分散分析を行っ間視経路の賦活によって成立すると示唆されているが，た。その結果，立体視と見えの主効果はいずれの分析に

物体視経路も充分に賦活されるような運動刺激を提示す

おいても有意とはならなかったが，上後頭回において見ることで，空間視経路と物体視経路の両者の賦活の程度

えと半球の 1 次の交互作用が有意(p < .05)であり，立体視を評価できると予測した。そのため，本研究では，両眼と半球の 1 次の交互作用(p = .056)，立体視と半球(L/R)と立体視が成立する 3 次元的に知覚される刺激(3D 刺激)と時間の 2 次の交互作用が有意傾向(p = .075)であった。ま平面的な刺激(2D 刺激)とを比較検討した。

た，上前頭回背側部において，見えと時間の 1 次の交互

8 名の実験参加者に対して，偏光方式により 3D 刺激，作用(p < .05) ，見えと半球の 1 次の交互作用(p < .05) ，あるいは 2D 刺激として知覚される条件，および，その見えと半球と時間の 2 次の交互作用が有意(p < .05)で両条件下において，仮現運動による運動感が明瞭に得らあった。その他に，立体視または見えの効果に関わる有れる最適条件と，運動感が全く生じない同時条件を設け意な結果が得られた部位をあげると，中心後回，中心前て刺激を観察させ MEG を取得した。306 チャンネル全頭

回，中側頭回，下前頭葉弁蓋部，上前頭回背側部におい型脳磁計(Elekta Neuromag-306, Helsinki)から 204 点の計て見えと時間の交互作用が有意であった(p < .05)。

測データを使用し，最小 2 乗ノルム解により両大脳半球

以上の結果は，運動感の違いが，すでに一次視覚野にに 38 領野の信号源を設定して電流量を算出した。

おいて区別されることを示唆している。両眼立体視の効

これらの 38 領野から，左右半球の下・中・上後頭回，下・上頭頂小葉，中心後回，中心前回，下・中・上側頭

果は今回，明確には得られなかったが，さらに部位間の比較を詳細に行う必要があると考えられる。

34．役割分担を伴う協調行動時の２者間に見られる脳活動ダイナミクスの解析
高橋宗良，藤井貴之，石原暢，田中大貴，高岸治人，松田哲也（玉川大学 脳科学研究所）

本研究は，2 者が役割を分担し，協調して課題に取り得する予定でいたが，実験直前にハイパースキャン用組む際に，①自身と相手の行動と課題がそれぞれの脳内MRI スキャナの 1 台が故障し運用不可能となったため，

でどのように表現され，また②両者の脳活動がどのよう脳活動データの計測は１名ずつ行い，1 名は MRI スキャに相互作用することが，協調行動のパフォーマンスに影ナ内で実験課題を実行し，相手役となるもう 1 名は別室

響するのか，さらに③両者がどのような脳活動の特性を（制御室）にてスキャナ外で課題を実行することとした。

持っていることが，良好なパフォーマンスを予測するの実験課題にはサイモン課題（Simon, 1969）を 2 名で役

か，を 2 者同時の機能的 MRI 計測実験を通して明らかに割分担して行う Joint Simon 課題（Sebanz et al., 2003）をすることを目指し，実験環境のセットアップと予備的用いた。この課題では，被験者はそれぞれにボタン押し

データの取得を目的とした。

（GO-NOGO）反応を要求される異なる視覚刺激（例：被実験は当初，健常成人を対象とした２者同時の機能的験者 A は青，被験者 B は緑）が割り当てられ，画面上のMRI 計測を行い，2 ペア（4 名）からの予備的データを取固視点の左右にランダムに提示される視覚刺激に適切に242

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生体機能イメージング共同利用実験報告

反応することを要求された。2 名が隣り合わせで着席しよりさらに頑健な効果が測定できるように，引き続き実て行う従来の実験条件では，自分寄りの位置に呈示され験手続きの改善を目指していく。また，2 名の被験者にた GO 刺激に対する反応時間は相手寄りに呈示された場

対しての実験内容の説明，パーソナリティ等に関する質合の反応時間よりも早くなる（Joint Simon 効果）。本研

問紙への回答，MRI 室までの誘導動線の確認など次年度

究では 2 者が完全に別室に隔離された状態で課題を遂行の本格的なデータ収集に向けて必要な周辺情報を確認すする必要があったが，4 名中 3 名の被験者において Joint

ることができた。

Simon 効果を確認した。事前の教示と訓練試行の工夫に

35．非ヒト霊長類を用いた安静時脳機能結合パターンの操作と理解
南本敬史（量子科学技術研究開発機構・放射線医学総合研究所・脳機能イメージング）
ヒトを対象とした機能イメージング解析から，複数の

hM3Dq を発現させるウイルスベクターを注入した。十分に脳領域間の機能的結合やそのパターンが，特定の認知・DREADD が発現すると考えられる 45 日以降に DREADD

情動機能や精神・神経疾患における症状と対応すること

選択的 PET リガンド[11C]C22b を用いた PET 撮像を行い，が示されていが，その背景となる生理学的な情報伝達様

LHb での hM3Dq 発現が結合能の上昇として確認できた。

式との関連・因果性についてはいまだ不明である。本研

このサルに DREADD アゴニストを全身投与することで，究は，ヒトに近い脳構造をもつマカクザルの特定の脳回発現領域の神経活動が亢進することを [18F]FDG-PET によ路を操作した際に生じる機能結合の変容を明らかにするり確認した。

ことで，機能結合の生理学的実態を明らかにすることを2019 年度からの生理研における共同実験実施に向け，目指す。そのために，化学遺伝学的手法により既知の脳所属機関である量子科学技術研究開発機構（量子研），

回路を操作することができるマカクザルを対象とした機実施機関である生理研それぞれの機関での動物実験計画

能 MRI 計測を実施する。第一弾としてヒトうつ病の病態

申請，遺伝子組換え実験申請，ならびに遺伝子組換え実回路仮説の一つとされる外側手綱核(LHb)の過活動を引

験室設置承認などの申請を行い，一部（生理研・遺伝子

き起こすモデルを作出し，機能結合の変容を明らかにす

組換え実験申請審議中）を除き承認を受けた。今後，全ることを目指す。

ての計画の承認をまって，サルを量子研から生理研に移１頭のマカクザルの両側の LHb に神経細胞特異的に送し，機能 MRI 撮像を実施する予定である。

243

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

研究会報告
〔

目

次

〕

１．シグナル動態の可視化と操作に基づく多階層機能解析の新展開（代表者：大久保洋平

2018 年 9 月 27 日－9 月 28 日） ··········································· 249

２．生体コモンスペース研究会（代表者：高井まどか

2018 年 7 月 12 日－7 月 13 日） ··········································· 259

３．オルガネラ膜ナノドメインの機能と動態（代表者：清水重臣

2018 年 7 月 5 日－7 月 6 日） ··············································· 269

４．体内環境の維持機構における上皮膜輸送の多角的・総合的理解（代表者：林久由2018 年 9 月 6 日－9 月 7 日） ··············································· 277

５．神経発達・再生研究会（代表者：澤本和延

2018 年 10 月 17 日－10 月 18 日） ··········································· 288

６．生体サバイバル戦略としての痛みの機構と意義（代表者：加藤総夫

2018 年 12 月 13 日－12 月 14 日） ··········································· 301

７．温熱生理研究会（代表者：山下均

2018 年 8 月 23 日－8 月 24 日） ············································· 317（代表者：丸山健太

2018 年 6 月 7 日－6 月 8 日） ··············································· 329

８．感覚免疫学研究会

９．生命のエネルギー獲得戦略における多様性と共通原理の理解にむけて（代表者：本橋ほづみ

2018 年 4 月 26 日－4 月 27 日） ··········································· 338

10．心臓・血管系の頑健性と精緻な制御を支える分子基盤の統合的解明（代表者：赤羽悟美

2018 年 11 月 1 日－11 月 2 日） ············································· 357

11．TRP channel conference～免疫・炎症応答の重要な媒介分子～（代表者：白川久志

2018 年 5 月 24 日－5 月 25 日） ············································· 384

12．食欲・食嗜好の分子・神経基盤研究会（食欲・食嗜好研究会）（代表者：佐々木努

2018 年 6 月 2 日－6 月 3 日） ············································· 399

13．運動器／代謝系連関による生体機能制御とその変容の仕組み（代表者：世話人：山内敏正

2018 年 9 月 22 日－9 月 23 日） ····································· 412

14．大脳皮質回路の機能原理を探る（代表者：礒村宜和2018 年 9 月 6 日－9 月 7 日） ··············································· 423

15．記憶・学習の基盤機構と回路研究の新展開へのアプローチ（代表者：大川宜昭2018 年 9 月 19 日－9 月 20 日） ············································· 427

16．情動の神経回路機構とその破綻（代表者：疋田貴俊

2018 年 9 月 18 日－9 月 19 日） ············································· 436

17．神経回路の構築から機能発現に至る統合的理解（代表者：橋本浩一
18．認知神経科学の先端2018 年 12 月 4 日－12 月 5 日） ············································· 444

知覚学習と運動学習（代表者：柴田和久

2018 年 9 月 21 日－9 月 22 日） ············································· 450

19．行動を制御する神経ネットワーク機能の解明に向けて（代表者：松本正幸

2018 年 11 月 30 日－12 月 1 日） ············································ 455

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告20．第 8 回社会神経科学研究会（代表者：高橋宗良

2018 年 11 月 29 日－11 月 30 日） ··········································· 464

21．第 2 回ヒト脳イメージング研究会（代表者：松田哲也

2018 年 9 月 7 日－9 月 8 日） ·············································· 469

22．クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の高分解能単粒子構造解析（代表者：岩崎憲治

2018 年 11 月 14 日－11 月 15 日） ··········································· 478

23．脳磁図を用いたヒト脳神経活動の計測（代表者：岡本秀彦

2019 年 2 月 10 日－2 月 11 日） ············································· 484

248

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

１．シグナル動態の可視化と操作に基づく多階層機能解析の新展開
2018 年 9 月 27 日－9 月 28 日
代表・世話人：大久保洋平（東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学）
所内対応者：久保義弘（生理学研究所神経機能素子研究部門）（１）アストロサイトにおける IP3 受容体 2 型非依存性 Ca2+放出○大久保洋平 1，金丸和典 2，廣瀬謙造 1，飯野正光 2（1 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学，2 日本大学医学部細胞分子薬理学部門）（２）活性化アストロサイトにおける Ca2+シグナルの病態生理学的意義○繁冨英治 1，齋藤光象 1,2，小泉修一 1（1 山梨大学大学院総合研究部薬理学，2 京都府立医科大学神経内科学）（３）A bimodal Ca2+ indicator toward spatiotemporally-scalable imaging○Israt Farhana, Kazushi Suzuki, Tomoki Matsuda, Takeharu Nagai（大阪大学産業科学研究所生体分子機能科学）（４）角化細胞の増殖における力依存的な接触阻害と，皮膚腫瘍におけるその破綻○平田宏聡，曽我部正博（名古屋大学大学院医学系研究科メカノバイオロジーラボ）（５）マウス表皮角化細胞の細胞質カルシウムイオン濃度の生体内観察○村田光麻，本田哲也，大日輝記，椛島健治（京都大学大学院医学研究科皮膚科学）（６）膵 β 細胞カルシウムシグナルの生体内イメージング解析◯金丸和典，太向勇，飯野正光（日本大学医学部細胞分子薬理学部門）（７）Photoswitchable indicators towards nanoscopic calcium imaging◯Kai Lu, Tomoki Matsuda, Tetsuichi Wazawa, Satsuki Fujiwara, Takeharu Nagai（大阪大学産業科学研究所生体分子機能科学）（８）全脳血管ネットワーク可視化のための血管鋳造法および組織透明化手法の開発◯宮脇健行 1,2，洲崎悦生 2，山口

瞬 3，上田泰己 2，池谷裕二 1（1 東京大学大学院医学系研究科システムズ薬理学，2 東京大学大学院薬学系研究科薬品作用学，3.岐阜大学大学院医学系研究科高次神経形態学）（９）活性酸素シグナルによる小脳シナプス機能制御○柿澤昌 1，遠藤昌吾 2（1 京都大学大学院薬学研究科生体分子認識学，
2 東京都健康長寿医療センター研究所老化脳神経科学研究チーム記憶神経科学）（10）興奮性・抑制性シナプス伝達物質小胞再充填◯高橋智幸（沖縄科学技術大学院大学）（11）「シンギュラリティ生物学」概説◯永井健治（大阪大学産業科学研究所生体分子機能科学）（12）実空間や情報空間の「形」を観る方法の開発○中村直俊（京都大学大学院医学研究科ゲノム医学センター統計遺伝学）

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（13）Data-driven systems neuroscience by CUBIC-Cloud○真野智之 1,2，上田泰己 2,3,4（1 東京大学大学院情報理工学系研究科システム情報学，
2 東京大学ニューロインテリジェンス国際研究機構(WPI-IRCN)，
3 東京大学大学院医学系研究科システムズ薬理学，
4 理化学研究所生命機能科学研究センター）（14）G 蛋白質制御内向き整流性 K+ (Kir) チャネル作用薬の“論理的”設計○稲野辺厚，倉智嘉久（大阪大学大学院医学系研究科分子・細胞薬理学）（15）小胞体内 Ca2+濃度測定を利用した 1 型リアノジン受容体（RyR1）阻害薬探索システムの開発◯村山尚（順天堂大学医学部薬理学教室）（16）チャネル機能が見える：KcsA チャネルのイオン透過と新しい張力感受性モダリティ
岩本真幸，炭竈享司，浦久保博一，○老木成稔（福井大学医学部分子生理）【参加者名】
高橋智幸（沖縄科学技術大学院大学），曽我部正博（名大久保洋平（東京大学），村山

古屋大学大学院医学系研究科メカノバイオロジーラボ），澤平田宏聡（名古屋大学大学院医学系研究科メカノバイオ（東京大学），真野智之（東京大学），稲野辺厚（大阪ロジーラボ），山澤徳志子（東京慈恵会医科大学），齋大学），倉智嘉久（大阪大学），中村直俊（京都大学），

藤光象（京都府立医科大学），永井健治（大阪大学産業

森

科学研究所），Lu Kai（大阪大学産業科学研究所），Nadim

人（京都大学），内山

Hossain（大阪大学産業科学研究所），Vu Cong（大阪大都大学），佐竹伸一郎（生理学研究所），村越秀治（生学産業科学研究所），Israt Farhana（大阪大学産業科学研

理学研究所），久保義弘（生理学研究所），立山充博（生究所），繁冨英治（山梨大学），田中雅彬（山梨大学），

理学研究所），下村拓史（生理学研究所），陳村田光麻（京都大学），老木成稔（福井大学），浦久保理学研究所），Andriani Rizki Tsari（生理学研究所），平博一（福井大学），飯野正光（日本大学），太向澤輝一（生理学研究所），Liu Chang（生理学研究所）

勇（日尚（順天堂大学），柿昌（京都大学），大出晃士（東京大学），宮脇健行

泰生（京都大学），坂口怜子（京都大学），中尾章
誠（京都大学），栗田祐希（京以珊（生本大学），金丸和典（日本大学），廣瀬謙造（東京大学），【概要】
シグナル分子が示す多様な時間的・空間的動態により，イルスベクターは近年の研究の屋台骨を成していると種々の生体機能が発現される。よって分子の羅列ではな

言え，遺伝子編集技術は研究にさらなる効率化と自由度

く，シグナル動態解析に基づいた機能解析が生命現象のをもたらすと期待される。

理解には不可欠である。細胞内カルシウム動態解析を端

以上の現状を改めて鑑み，分子・細胞・個体の多階層緒とするシグナル動態可視化研究においては，近年様々に渡り，シグナル動態解析に基づいた機能解析について，なシグナル現象・分子の可視化を可能にするプローブが「今できること」そして「今後やるべきこと」を自身の開発され，研究対象が急速に拡大しつつある。また並行研究成果をもとに討議し，各々の参加者に対して今後のして，二光子顕微鏡や超解像顕微鏡などをはじめとする研究戦略立案の端緒を提供し，当該研究分野のさらなる光学技術の発展も顕著であり，時空間的に多階層の高品発展を目指して，昨年度に続き本研究会を開催した。上

質データを得ることが可能になっている。さらに光遺伝記目標を達成するために，シグナル動態可視化法，その学をはじめとする操作法は，シグナル動態と機能の間の他の分子動態解析法，シグナル動態操作法，新規光学技

因果性について直接検証を可能にする強力なツールと術，個体レベルの機能解析などに携わる多様な分野に渡して，活発な応用が進められている。以上に加えて，高る 16 名の講演者を全国から迎え，総勢 41 名の参加者に効率発現を可能とするトランスジェニックマウスやウより活発な討議を行なった。学部生，修士・博士課程の250

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

大学院生の参加もあり，若手の積極的な討議も見られた。

が行われ，今後の生体機能解析研究の新展開に資する研また特に異なる階層・分野の研究者の間で建設的な討議究会となった。

（1）アストロサイトにおける IP3 受容体 2 型非依存性 Ca2+放出○大久保洋平 1，金丸和典 2，廣瀬謙造 1，飯野正光 2（1 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学，2 日本大学医学部細胞分子薬理学部門）
細胞内 Ca2+シグナリング，特に小胞体からの Ca2+放出というそもそもの仮定を再評価した。大脳皮質および海は，アストロサイト機能の制御に重要であると考えられ

馬のアストロサイトにおいて，小胞体内腔 Ca2+プローブている。IP3 受容体 2 型（IP3R2）のノックアウトマウス

G-CEPIA1er を発現させ，自発的および刺激誘発性 Ca2+においては，アストロサイトの Ca2+シグナリングがほぼ放出を高感度かつ直接的に可視化した。IP3R2 欠失アス

完全に失われると報告されており，それゆえにアストロ

トロサイトにノルアドレナリンを投与することで，野生サイト Ca2+シグナリングの機能的意義を検証するために型に比べて減弱してはいるが有意な Ca2+放出を見出した。

広く用いられてきた。いくつかの報告では IP3R2 ノック

この IP3R2 非依存性 Ca2+放出は，わずかな細胞質 Ca2+上アウトマウスの表現型が見出されているが，他の報告で昇を惹起するに留まったが，ミトコンドリアにおいてはは異常は観察されず，アストロサイト Ca2+シグナリング

顕著な Ca2+上昇を惹起した。以上の結果により，IP3R2 ノの機能的意義に関して論争を引き起こしていた。この問ックアウトマウスのアストロサイトにおいても小胞体

題に取り組むために，我々は独自の Ca2+イメージング技

からの Ca2+放出は保持されており，その Ca2+放出は小胞術を用いることで，「IP3R2 ノックアウトマウスのアス体近傍の Ca2+濃度を上昇させるのに十分であることが示

トロサイトにおいて小胞体からの Ca2+放出が欠失する」

された。

（2）活性化アストロサイトにおける Ca2+シグナルの病態生理学的意義○繁冨英治 1，齋藤光象 1,2，小泉修一 1（1 山梨大学大学院総合研究部薬理学，2 京都府立医科大学神経内科学）
アストロサイトは電気生理学的に「静的」であるが Ca2+

アストロサイトパチーと考えられる希少疾患で，アストシグナルを介して活動する。アストロサイトは非常に反ロサイトに発現するタンパク質 GFAP 遺伝子異常を主要

応性の高い細胞で，組織障害や炎症などに応答し，形態な原因として起こり，病理組織では反応性アストロサイ

学的及び分子生物学的に劇的な変化を示して反応性アトが観察される。我々は，アレキサンダー病モデルマウ

ストロサイトに転換される。反応性アストロサイトでは

スの反応性アストロサイトにおいて，広範囲に拡がる特Ca2+シグナルにも劇的な変化があり，病態時には健常時徴的な Ca2+シグナルを見出した（Saito et al., Glia 2018）。

には見られない，高振幅，高頻度，長持続時間といったこの異常 Ca2+シグナルの頻度は，GFAP 発現レベルで評特徴を示す，いわゆる「異常な」Ca2+シグナルが出現す

価される病態進行度と強い相関を示した。更に，異常 Ca2+る。この異常な Ca2+シグナルは様々な中枢神経疾患モデシグナルを消失させると，病態が軽減されたことから，

ルで観察されるが，その病態生理学的意義及び神経活動

異常 Ca2+シグナルはアレキサンダー病病態の原因となるに与える影響には不明な点が多い。アレキサンダー病は，可能性が示された。

251

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（3）A bimodal Ca2+ indicator toward spatiotemporally-scalable imaging○Israt Farhana, Kazushi Suzuki, Tomoki Matsuda, Takeharu Nagai（大阪大学産業科学研究所生体分子機能科学）
For decades, Genetically Encoded Ca2+ indicators (GECIs),

indicator and a split luciferase so that the fusion protein retains

have been developing for the purpose of visualizing intracellular

the optimized properties of fluorescent sensor and enables

Ca2+ dynamics. Fluorescence imaging possesses high spatial andreporting of Ca2+ dependent signal change in bioluminescenttemporal resolution for microscale imaging within single cells.

mode as well. This novel designed bimodal indicator enables

However, whole body imaging for long term has obstacles by

Ca2+ imaging in the same specimen in both fluorescent andfluorescent indicators as it requires external light illumination,

bioluminescent mode by the single indicator. The applicability

which

and

of FB-GECI for studying Ca2+ dynamics in dual readout in live

autofluorescence. Bioluminescence imaging that doesn’t require

cells was tested in HeLa cells, rat pituitary tumor (GH3) cells andany external illumination overcame these restraints and suitabledissociated rat hippocampal neurons. FB-GECI would allow

for long term macroscopic imaging. However, typicallyspatiotemporally-scalable Ca2+ imaging in the same specimen

bioluminescence is dimmer than fluorescence, and therefore

through the microscale short term imaging by fluorescent mode

spatiotemporal resolution is limited. To address these, I

and macroscale long term imaging by bioluminescent mode,developed a fluorescence- and bioluminescence-based GECI

extending the spatiotemporal window over the range where(FB-GECI) by combining a single fluorescent protein based Ca2+

conventional monomodal indicators can operate.

can

cause

photobleaching,phototoxicity,（4）角化細胞の増殖における力依存的な接触阻害と，皮膚腫瘍におけるその破綻○平田宏聡，曽我部正博（名古屋大学大学院医学系研究科メカノバイオロジーラボ）

上皮組織の恒常性を維持するには上皮細胞数の適切殖抑制が消失し，逆に，ミオシンの活性化因子であるな制御が不可欠である。その主要なしくみとして細胞稠

RhoA の恒常的活性化や，磁気ビーズを用いた AJ への引

密化で引き起こされる増殖の抑制（接触阻害）が古くか

張力の負荷により，稠密状態での角化細胞の増殖は低下

ら知られており，その破綻はがん細胞の典型的な特徴のした。次に，マウスの皮膚化学発がんモデルを用いて，一つである。上皮細胞の接触阻害においては，まず隣接力依存的な増殖抑制と皮膚がんとの関係を調べた。そのする細胞に発現する E-カドヘリン同士の結合が必要で結果，表皮腫瘍では正常表皮に比べてミオシンの活性がある。E-カドヘリンは，細胞質側でカテニン複合体を介大幅に低下しており，皮膚がん組織では力による増殖抑してアクチン細胞骨格と結合し，アドヘレンスジャンク

制機構が破綻していることが示唆された。また，培養表

ション（AJ）と呼ばれる細胞間接着超分子構造を形成す

皮がん細胞の増殖が RhoA の活性化により抑制された。

る。最近我々は，皮膚の上皮細胞である角化細胞を用い以上の結果から，人為的に皮膚がん組織の力発生を制御て，アクチン細胞骨格から AJ に作用する引張力が接触してがん細胞の増殖を抑制する，という新たな治療法の阻害に必須であることを見出した。即ち，ミオシン活性可能性が出てきた。

やアクチン-AJ 結合を阻害すると，細胞稠密化に伴う増252

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（5）マウス表皮角化細胞の細胞質カルシウムイオン濃度の生体内観察○村田光麻，本田哲也，大日輝記，椛島健治（京都大学大学院医学研究科皮膚科学）

皮膚は種々の刺激から生体を保護すると同時に，水分をで我々は，カルシウムイオン濃度のマウス生体内イメージ保持する為の重要なバリアである。その機能は主に，角化ングを行った。その結果，表皮角化細胞が角層細胞への分細胞が積み重なって構築する表皮が担い，特に最表層を覆化の直前の 1 時間程度，個々の細胞単位で，細胞内カルシ

う角層が重要である。しかし，角化細胞が，角層を構成す

ウムイオン濃度を上昇させることを見出した。また，表皮る角層細胞に分化するメカニズムは，十分には解明されての最下層の角化細胞は秒単位でカルシウムイオン濃度をいない。数理モデル・培養細胞を用いた実験・皮膚の生理上昇させ，3 つの異なった時空間的なパターンを取ること

学的観察などの複数の手法から，表皮細胞内のカルシウムも見出した。現在のところ，これらの現象の生理的な意義

イオン濃度は，このメカニズムの重要な要素であると予想は不明であるが，表皮の恒常性維持メカニズムの解明の手されてきたが，その生体内での挙動は不明であった。そこがかりとなることが期待された。

（6）膵 β 細胞カルシウムシグナルの生体内イメージング解析◯金丸和典，太向勇，飯野正光（日本大学医学部細胞分子薬理学部門）

膵 β 細胞から分泌されるインスリンは血糖値調節に不要である可能性が示唆されており，2 型糖尿病ではこれ可欠であり，その分泌は細胞内 Ca2+シグナルにより制御が破綻すると言われている。しかし，実際の生体内でこされている。これまでの研究では，インスリノーマ細胞のような Ca2+シグナルが存在するかは示されていない。

株や単離 β 細胞あるいは単離ランゲルハンス島（islet）

そこで本研究では，高感度 Ca2+インジケータータンパクを用いた Ca2+シグナル解析が行われてきた。しかし，こ質である yellow cameleon-Nano50（YC-Nano50）を β 細胞

れらの標本は，自律神経系による制御や血流によるホル特異的に発現する遺伝子改変マウスを作成した。このマ

モン・血糖・脂肪酸などの供給が絶えず行われている生ウスを用いた Ca2+イメージング解析により，生体内の β

体内環境とは大きく異なるため，生体内における β 細胞

細胞で同期した Ca2+オシレーションが起こることなどがの Ca2+シグナルを忠実に反映していない可能性がある。

解明できつつある。この手法を用いたさらなる解析は，また，血中インスリン濃度の周期的な上昇には，β 細胞

インスリン分泌メカニズムの理解を深め，β 細胞の生理・Ca2+オシレーションが重病態機能のさらなる解明に貢献することが期待された。

間さらには islet 間で同期した（7）Photoswitchable indicators towards nanoscopic calcium imaging◯Kai Lu, Tomoki Matsuda, Tetsuichi Wazawa, Satsuki Fujiwara, Takeharu Nagai（大阪大学産業科学研究所生体分子機能科学）

In super-resolution fluorescence microscopy, blinking

diffraction-unlimited calcium imaging in mammalian cells. Our

fluorophores are often exploited to resolve subcellular structuresindicators constructs contain photoswitchable fluorescentat nanoscale. Using photoswitchable protein Skylan or SPOON,

protein fused with constitutional red fluorescent protein (RFP)

we developed genetically encoded indicators capable ofvia a minimal calcium binding domain. Upon calcium binding,253

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

Förster resonance energy transfer (FRET) became detectableradial fluctuations, super-resolution calcium time-lapses were

upon closing of distance between the photoswitching donor andobtained with temporal resolution in the order of only a few

its RFP acceptor. To observe nanoscopic calcium dynamics, we

seconds. Because of ratiometric response of the indicators,

worked against low temporal resolution of localization-based

genuine calcium responses were readily distinguishable fromsuper-resolution techniques. Conventional single-molecule

drifting artifacts or subcellular structure reorganization, which is

localization microscopy (SMLM) sacrifices imaging speed toparticularly important for faithful report of calcium at nanoscale.

gain extra spatial resolution. To capture fast calcium transients,

Our approach balanced imaging speed with enhanced spatial

we acquired raw image data at higher density compared toresolution; hence revealed the possibility to investigate calcium

SMLM, with substantially more fluorescent molecules in theirsignaling in unprecedented details.

‘on’ status. By image reconstruction with algorithm based on（8）全脳血管ネットワーク可視化のための血管鋳造法および組織透明化手法の開発◯宮脇健行 1,2，洲崎悦生 2，山口

瞬 3，上田泰己 2，池谷裕二 1（1 東京大学大学院医学系研究科システムズ薬理学，
2 東京大学大学院薬学系研究科薬品作用学，3.岐阜大学大学院医学系研究科高次神経形態学）

脳血管は３次元状に広がる栄養源の供給網である。こ②上記化合物・アクリルアミド・温度依存的な重合開始の供給網が，どの脳領域で，どのように張り巡らされて剤を低温で心臓から灌流して全身の血管に行き渡らいるかを知ることは，脳の栄養供給様式を理解するためせた後，温度を上昇させて重合を開始することにより，の基礎となりうる。ただし，直径数 µm しかない微小血

細い血管でも詰まらず，かつ周囲の分子を架橋する血管については，このような知見は殆ど存在しない。これ

管鋳造法を開発した。
③胆汁酸塩を動物組織透明化のための界面活性剤としは，一般的な薄層切片では血管の結合関係を捉えられな
いこと，また 3D で血管を観察するための既存手法は，て初めて用いた。

擬陰性率，SN 比，標本調製の所要時間，周囲分子の保存，本手法は，低偽陰性率，高 SN 比，周囲分子保存といコスト等において問題を抱えていることが原因である。

う優れた特性を持つにも関わらず，標本調製の所要時間

そこで本研究では，これらの問題を克服する一連の新は 10 日間と比較的短く，低コストで導入が可能である。

規手法を開発した。本手法の特色は以下の３つである。

これらの特徴より，本手法は脳血管網の繋がり方を研究①血液脳幹門を通過しない新規の蛍光架橋剤を合成した。

する分野の発展に貢献することが期待された。

（9）活性酸素シグナルによる小脳シナプス機能制御○柿澤昌 1，遠藤昌吾 2（1 京都大学大学院薬学研究科生体分子認識学，
2 東京都健康長寿医療センター研究所老化脳神経科学研究チーム記憶神経科学）

活性酸素種（ROS）や一酸化窒素（NO）などのレドッ変性疾患等との関連から盛んに研究が進められている。

クスシグナル分子は，生活習慣病や老化などの原因因子

一方で，NADPH オキシダーゼ（Nox）などの ROS の産とされ注目を集めている。特に ROS は脳における神経生酵素の発現が脳でも確認されるなど，活性酸素シグナ

254

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

ルの脳における生理的役割を示唆する知見も得られつ

スでは長期抑圧（LTD）が小脳依存的運動学習の記銘過つある。しかし，ROS の脳高次機能への関与は多くの点程の細胞レベルでの基盤とされているが，シナプスの可が不明である。

塑的変化の「長期化」のメカニズムには不明な点が少な

演者らはこれまで，Ca2+放出チャネルの一種，1 型リア

くない。そこで我々は，活性酸素シグナル系分子の安定

ノジン受容体の S-ニトロシル化修飾を介した活性化（NO性に着目し小脳 LTD への関与について調べた。本発表

依存的 Ca2+放出; NO-induced Ca2+ release (NICR)）と小脳では，この活性酸素シグナル系の小脳 LTD への関与に

平行線維シナプスの長期増強及び小脳依存的運動学習

ついて，電気生理学・薬理学・イメージング法を用いたの消去学習への関与を示してきた。小脳平行線維シナプ

研究成果を紹介した。

（10）興奮性・抑制性シナプス伝達物質小胞再充填◯高橋智幸（沖縄科学技術大学院大学）

脳のはたらきは，神経回路を伝播する活動電位によって後シナプス受容体は飽和していないと推定される（1）。

てもたらされ，神経回路のダイナミックな開閉はシナプ

この特性を利用して，興奮性，抑制性シナプスにおける

ス伝達強度の増減によって決定される。シナプス伝達強伝達物質の小胞充填時間を直接測定したところ，室温で，度は，シナプス小胞のリサイクリング再利用によって維グルタミン酸の充填時定数は 15 秒(2)，GABA の充填時持されており，再利用に要する時間は，興奮性シナプス定数は 80 秒(3)，Q10 は共に 2.5 であった。抑制性シナプ

で 30-40 秒（室温）と推定されている。小胞への伝達物

スにおける小胞再利用時間を知るために，高頻度刺激(10,

質再充填は，きわめて速いため小胞再利用は，エンドサ

50 Hz)によってシナプス応答を減弱させ，低頻度刺激（0.1

イトーシスによって律速されるとの考えが行きわたっHz）に戻して，応答の回復時間を測定したところ，回復ており，この観点から，高速エンドサイトーシス(eg, K&R,

時定数は，GABA の再充填時定数とほぼ一致した。さらUFE)の存在が脚光を浴びている。一方，単離小胞分画へに，前シナプス内に 1-10 mM の GABA を負荷して回復の伝達物質の充填には glutamate, GABA 共，5-10 分を要

時間を測定すると，GABA の小胞再充填時定数とほぼ一することが長年，知られている。伝達物質は神経末端細致する濃度依存性が認められた(3)。抑制性シナプス前末

胞内に数 mM 常在しており，エンドサイトーシス後，小端では，伝達物質の小胞再充填ステップが小胞の再利用

胞は神経末端内の伝達物質を取り込んで 10 倍以上に濃を律速すると結論された。

縮してから再利用される。スライスの実験で，神経末端(1) Ishikawa T, Sahara Y, Takahashi T (2002) A single packet

内の伝達物質をホールセルピペット内液で洗い流すと，of transmitter does not saturate postsynaptic glutamate

小胞内への伝達物質再充填が行われず，既に充填されてreceptors. Neuron 34, 613-621.
(2) Hori T, Takahashi T (2012) Kinetics of synaptic vesicle

いる小胞の伝達物質もリークして失われるため，シナプ
ス応答が刺激回数と時間に依存して減弱する。一方，末refilling with neurotransmitter glutamate.

端内にピペット内から高濃度の伝達物質を負荷すると，

511-517.

Neuron 76,

シナプス応答が通常レベルを越えて増強することから，(3) Yamashita M, Kawaguchi S, Hori T, Takahashi T (2018)

末端内と小胞内の伝達物質濃度間には動的均衡が保た

Vesicular GABA uptake can be rate limiting for recovery of

れており，通常，開口放出される小胞内伝達物質によっ

IPSCs from synaptic depression. Cell Rep 22, 3134-3141.

255

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（11）「シンギュラリティ生物学」概説〇永井健治（大阪大学産業科学研究所生体分子機能科学）

ビッグバンのように無から有が創出される特異点や，人されているものの，シンギュラリティ現象が生起される作工知能がヒトの知能を凌駕する技術的特異点はシンギュ

用機序はほとんど明らかにされていない。本研究会では，ラリティと呼ばれている。有機スープからの生命誕生，進生命現象におけるシンギュラリティにアプローチするた化，感染爆発など生物科学においても，不連続なシンギュ

め，どのような研究手法や科学的思考が必要かについて，

ラリティ現象は広く存在している。ここでは極めて稀にし本年度発足した文部科学省科学研究費助成事業新学術領

か起こらない少数要素のイベントが核となり，多要素シス域研究「シンギュラリティ生物学」（2018 年度-2022 年度）

テム全体の働きに不連続な変化をもたらす可能性が示唆の取り組みを中心に概説した。

（12）実空間や情報空間の「形」を観る方法の開発○中村直俊（京都大学大学院医学研究科ゲノム医学センター統計遺伝学）

多様性を示す様々なサンプル間の差異の程度とそのこの方法を適用したところ，時間経過に伴う免疫状態の支配要因を調べることは，生命科学にとって重要な課題

変化の軸（時間軸）と，個人差による免疫状態の違いのである。私たちは，サンプルを実空間または情報空間の軸（個人軸）を分離同定することができた。異なる日の中の「形」としてとらえ，形の差を定量化することによ

サンプル間で，個人軸の値には明確な正の相関があり，ってサンプル間の多様性を可視化する方法を開発してこの個人軸が，ワクチン接種によってあまり変化しない，いる。本発表では，マルチカラーFACS サンプルの多様

ベースラインの免疫状態を表現していることが示唆さ性の解析，細胞の 3 次元の運動軌跡の解析を題材に，開れた。さらに，臨床検査データやトランスクリプトーム

発手法の適用可能性を議論する。

データとの比較によって，この軸が好中球数/リンパ球数比の大小とよく相関することも明らかとなった。

マルチカラーFACS サンプルについては，データ分布の特性を反映した距離を導入することで，サンプル間の同様の手法を免疫細胞の 3 次元の運動解析に適用する

データ分布の異同を定量し，多次元尺度構成法によってことで，組織中の細胞の不均一性についての議論を行う

表現型を可視化することができる（LAVENDER 法）。滋ことができる。発表時間の許す範囲で，このトピックに

賀県長浜市の 301 人から得られた，季節性インフルエン

ついても触れた。

ザワクチン投与前後の末梢血リンパ球の FACS データに256

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（13）Data-driven systems neuroscience by CUBIC-Cloud○真野智之 1,2，上田泰己 2,3,4（1 東京大学大学院情報理工学系研究科システム情報学，
2 東京大学ニューロインテリジェンス国際研究機構(WPI-IRCN)，
3 東京大学大学院医学系研究科システムズ薬理学，
4 理化学研究所生命機能科学研究センター）

Whole-brain analysis empowered by tissue clearing methods

scheme, we have recently built CUBIC-Cloud, an open-source

has transformed the landscape of neuroscience by offeringcomputational framework to analyze, visualize and sharedata-driven approaches to systematically identify responsible

whole brain data assembled as a point cloud. CUBIC-Cloudcells. In the first part, we presented our recent work on theoffers a unified and seamless analysis pipeline to detect cells,

construction of the single-cell-resolution mouse brain atlasperform registration and systematically search for biologically(CUBIC-Atlas). High-resolution light sheet fluorescencesignificant traits from whole brain data. CUBIC-Cloud also

microscopy (LSFM) combined with tissue expansion enabledoffers a web browser-based software to visualize and interact

us to perform whole brain sub-cellular resolution imaging,with whole brain data, and publish the data for the global

from which tens of millions of cells were digitally identified

research community as a micro-scale cloud database. Finally,

and reconstructed. Based on this novel technique, we proposed

we demonstrated the capability of CUBIC-Cloud by (1)a new approach to describe a whole tissue as an ensemble ofprofiling cellular distribution with cell-type specific markers,

cell points, or point cloud. Because cell is the basic unit of(2) investigating neuronal activity change using c-Fos marker

living system, point cloud is a biologically natural andunder external perturbation and (3) analyzing the brain-wide

minimum representation of the whole tissue, as opposed toprojection using viral tracers.

conventional raster representation. To further extend this（14）G 蛋白質制御内向き整流性 K+(Kir)チャネル作用薬の“論理的”設計○稲野辺厚，倉智嘉久（大阪大学大学院医学系研究科分子・細胞薬理学）

G 蛋白質制御 Kir チャネルは，興奮性細胞の電気的活の情報科学的アプローチで十分であることを示唆した。

動を抑制性に制御する。近年，同ファミリーメンバー

同領域と薬物との結合特異性は低い。そのため，高い特Kir3.2，Kir3.4 で生じた de novo，体細胞変異がそれぞれ異性を示す化合物の特定には，従来とは異なる手法が必Keppen-Lubinsky 症候群類似疾患，原発性アルドステロン要だった。我々は，高分解能で取得した Kir3.2 の部分構症を惹起することが報告されている。両変異アミノ酸は造中に非蛋白質性電子密度を見出した。その形に基づいイオン選択性フィルター周辺に位置し，変異はチャネルて特定したモデル化合物はチャネル活性を阻害した。このイオン選択性を低下させる。この分子病因の解決手段

れらを踏まえて，電子密度の周辺領域に結合する分子をとして，チャネル活性阻害薬が想定された。我々は以前

in silico で検索し，1.2 万種の化合物ライブラリーから，

Kir3.2 阻害薬として静菌薬プロフラビンを同定した。本

チャネル活性を明瞭に修飾する低分子化合物を同定し薬物は central cavity との相互作用を基盤とする従来型のた。本発表では，この同定過程と特徴的な活性修飾様式

阻害様式を示した。しかしながら，本薬物の部分構造のについて紹介した。

化学的性質は，チャネル阻害薬の探索には，知識ベース

257

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（15）小胞体内 Ca2+濃度測定を利用した 1 型リアノジン受容体（RyR1）阻害薬探索システムの開発◯村山尚（順天堂大学医学部薬理学教室）

1 型リアノジン受容体（RyR1）は骨格筋筋小胞体の Ca2+

出した。これを利用して，蛍光 Ca2+インジケータで小胞遊離チャネルで，その遺伝子変異は Ca2+誘発性 Ca2+遊離

体内 Ca2+濃度を測定する RyR1 阻害薬探索システムを開（CICR）を亢進して，悪性高熱症やセントラルコア病等発した。既知化合物ライブラリ（1,535 化合物）を用いたの筋疾患を引き起こす。したがって，亢進した CICR を

スクリーニングにより，既存の RyR1 阻害薬であるダン

阻害する薬物はこれらの疾患の治療薬となり得る。現在，トロレンと新規の 3 化合物が同定された。このうち，キ

RyR1 阻害薬であるダントロレンが悪性高熱症治療薬とノロン系抗菌薬のオキソリン酸は心筋型サブタイプのして使用されているが，溶解性や副作用等の問題が多く

RyR2 には作用せず，RyR1 特異的な阻害効果を有していセントラルコア病には適応がないため，新しい RyR1 阻

た。本手法は小胞体内 Ca2+濃度をモニターするため特異害薬の開発が望まれている。われわれは，HEK293 細胞性が高く RyR1 阻害薬を効率的に探索することが可能でに疾患変異を有する RyR1 を発現させると，その CICR

あり，RyR1 関連筋疾患治療薬の開発を加速することが活性に逆比例して小胞体内 Ca2+濃度が低下することを見期待された。

（16）チャネル機能が見える：KcsA チャネルのイオン透過と新しい張力感受性モダリティ
岩本真幸，炭竈享司，浦久保博一，○老木成稔（福井大学医学部分子生理）

チャネルの分子レベルでの機能であるイオン選択透決した。一方，実験的には可視化という言葉には何らか

過性から膜内での機能発現について様々な研究がなさのプローブの使用を前提としているように思える。しかれてきた。単一チャネル電流は一分子測定のパイオニア

し新しいプローブを導入しなくてもシステム自体をプであるがその先には一イオン測定がある。実験的な測定

ローブとすることができる。ここでは膜の物性が目に見はむつかしいが，分子動力学シミュレーションで計算機える形で表現されており，これを表面化学の原理で“読内にチャネル膜システムを構築し，高い時間・空間分解

み解く”ことによってチャネルに負荷されている膜張力能で捉えることが行われてきた。膨大な計算がなされてを測定する方法について説明し，それによって明らかにきたが，私達は event-oriented 解析法という新しい見方をなった新しいチャネルのモダリティについて紹介した。

導入することにより，イオン透過過程の未解決問題を解

258

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

２．生体コモンスペース研究会
2018 年 7 月 12 日－7 月 13 日
代表・世話人：高井まどか（東京大学大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻）
所内対応者：久保義弘（生理学研究所 神経機能素子研究部門）（１）材料界面における親水性高分子鎖の構造とバクテリア接着○高井まどか，野口礼，陸州（東京大学大学院工学系研究科バイオエンジニアリング専攻）（２）細胞が分泌する電子の定量的評価
石木健吾，齋藤真希，○椎木弘（大阪府立大学 大学院工学研究科応用化学分野 分子認識化学研究グループ）（３）ダイヤモンド電極の機能化と電気化学検出への応用○近藤剛史（東京理科大学理工学部先端化学科）（４）胃酸分泌細胞の頂端膜間微小スペースの構造および構成分子の解明○藤井拓人 1，高橋康史 2，周縁殊 2，清水貴浩 1，永森收志 3，酒井秀紀 1（1 富山大学大学院医学薬学研究部（薬学） 薬物生理学，
2 金沢大学理工研究域

電子情報学系

3 奈良県立医科大学生体分子不均衡制御学共同研究講座）（５）高速走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた膜透過性ペプチドによる細胞膜ダイナミクスの解明〇井田大貴 1，高橋康史 2,3，村山

知 4，熊谷明哉 1,5，珠玖

仁 6，

福間剛士 2，二木史朗 4，末永智一 1,5（1 東北大学大学院環境科学研究科，2 金沢大学ナノ生命科学研究所，3JST さきがけ，
4 京都大学化学研究所，5 東北大学材料科学高等研究所，6 東北大学大学院工学研究科）（６）膜貫通ペプチドのスクランブラーゼ活性に対する中央残基の親水性度と疎水性配列長の影響の評価○中尾裕之 1，中尾千尋 1，池田恵介 1，齋藤大明 2，長尾秀実 3，中野実1

（1 富山大学大学院医学薬学研究部生体界面化学研究室，
2 理化学研究所生命システム研究センター計算分子設計研究グループ，
3 金沢大学大学院自然科学研究科計算バイオ科学研究室）（７）動きベクトル解析によるヒト iPS 細胞由来心筋細胞のモーションイメージング○黒川洵子，山口賢彦，坂本多穗（静岡県立大学薬学部生体情報分子解析学分野）（８）腎有機カチオントランスポーターOCT2 の機能バイオマーカー候補としての内因性基質探索○三宅健之 1，水野忠快 1，望月達貴 1，木村美由紀 2，松木俊二 2，
入江

伸 2，家入一郎 3，前田和哉 1，楠原洋之 1（1 東京大学大学院 薬学系研究科 分子薬物動態学教室，
2 医療法人相生会

福岡みらい病院 臨床研究センター，

3 九州大学大学院

薬学府 薬物動態学分野）（９）ジャイアントリポソームを用いた RNA 検出系
津金麻実子 1,2，○鈴木宏明 1（1 中央大学理工学部精密機械工学科，2 日本学術振興会）（10）Nanofluidics for NanoBioChem Integration at Femtoliter, Attoliter, and Single-Molecule Scales○許岩（XU Yan）（大阪府立大学大学院工学研究科 物質・化学系専攻 化学工学分野）

259

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）（11）固液界面の構造評価と機能制御

研究会報告- エネルギー変換とソフト界面を意識して ○魚崎浩平（国立研究開発法人 物質・材料研究機構）（12）マイクロ流路内のイオン輸送に関する局所電場計測○土井謙太郎，浅野直暉，二戸郁賀，川野聡恭（大阪大学大学院基礎工学研究科機能創成専攻）（13）イオン濃度と静止膜電位に関する理論的研究体
川口一朋，○長尾秀実（金沢大学理工研究域数物科学系）（14）再構成チャネル―膜系からコモンスペースを考える岩本真幸，○老木成稔（福井大学・学術研究院医学系部門・分子生理学領域）（15）日本人型シスチン尿症の治療を目指した基礎研究○Pattama Wiriyasermkul，永森收志（奈良県立医科大学・生体分子不均衡制御学共同研究講座）（16）改良型レーザ干渉法による内耳ナノ振動計測と分析○太田

岳 1,2，崔森悦 2,3，任書晃 1,2，日比野浩 1,2（1 新潟大学大学院医歯学総合研究科分子生理学分野，
2AMED-CREST AMED，3 新潟大学工学部工学科）（17）次世代型糖鎖抗体の作成と生体コモンスペース研究への応用○三善英知，鎌田佳宏（大阪大学大学院医学系研究科 機能診断科学講座）【参加者名】
高井まどか（東京大学），魚崎浩平（国立研究開発法人・岡県立大学），坂本多穂（静岡県立大学），前田和哉（東物質・材料研究機構），三善英知（大阪大学），椎木弘

京大学），三宅健之（東京大学），中尾裕之（富山大学），（大阪府立大学），齊藤真希（大阪府立大学），珠玖仁

老木成稔（福井大学），岩本真幸（福井大学），矢野啓（東北大学），井田大貴（東北大学），高橋康史（金沢太（福井大学），鈴木宏明（中央大学），永森收志（奈大学），周縁殊（金沢大学），宮本貴史（金沢大学），

良県立医科大学），Wiriyasermkul Pattama（奈良県立医科東宏樹（金沢大学），檜山武史（基礎生物学研究所），大学），土井謙太郎（大阪大学），酒井秀紀（富山大学），

許岩（大阪府立大学），日比野浩（新潟大学），任

書

藤井拓人（富山大学），伊藤雅方（東邦大学），村上慎岳（新吾（中央大学），長尾秀実（金沢大学），久保義弘（生潟大学），澤村晴志朗（新潟大学），近藤剛史（東京理理学研究所），立山充博（生理学研究所），下村拓史（生科大学），東條敏史（東京理科大学），松永智広（東京理学研究所），陳理科大学），小倉一真（東京理科大学），鈴木美咲（東Tsari（生理学研究所），平澤輝一（生理学研究所），Liu

京理科大学），黒川洵子（静岡県立大学），山口賢彦（静Chang（生理学研究所）

晃（新潟大学），緒方元気（新潟大学），太田以珊（生理学研究所），Andriani Rizki【概要】
脳や心臓をはじめとしたヒトのそれぞれの臓器は，多に両者の相関の理解は不十分である。よって，この微小様な細胞集団から成り立つ。個々の集団は，働きの異な空間と細胞集団・臓器の活動との関連にも未だ不明な点

る細胞同士のコミュニケーションにより正常に機能すが多い。以上の課題の解決には，最先端の理工学技術にる。生命活動に不可欠なこの交信は，イオンや小分子・

基づいてこの微小場を標的にした計測方法を開発し，生ペプチドなどの生理活性物質が，複数の細胞に取り囲まきた試料に活用する必要がある。本研究会では，このよれる細胞外空間，すなわち「コモンスペース」を満たす

うな先端技術を開発・活用して生体界面を観測する理工

水溶液中を行き来することによる。しかし，コモンスペ

学者，独自のモデルを用いて生体界面の現象を in vivo, in

ースは，サブマイクロからナノレベルと間隔が微小であvitro や in silico で解析する理工学・理論科学・生物学者，

り，形状も複雑なため，その中の物質動態や構造，さらそしてこれらの科学者と協働して生体界面を研究する

260

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

医・生物・薬学者を集めて議論する。またこの研究会を

構造や動態を明らかにしていき，世界初の学際領域を開きっかけとして共同研究を実施し「コモンスペース」の拓する。

（1）材料界面における親水性高分子鎖の構造とバクテリア接着○高井まどか，野口礼，陸州（東京大学大学院工学系研究科バイオエンジニアリング専攻）

医療の分野において，埋込型デバイスの感染を防ぐこ基を含む疎水性セグメントをブロック化した構造に特とは重要な課題である。水周り設備においても，表面に徴がある。親水基のポリマー鎖長の異なる 3 種のブロッ

防汚性を付与することが材料の長期安定性を付加する

クコポリマーを合成し，そのポリマー修飾表面物性，タ

上で必須となっている。タンパク質や細胞，バクテリア

ンパク質やバクテリアの防汚性および修飾したポリマという生体物質の付着を防ぐ表面は，親水的かつ中性電ー膜の耐久性を評価した。親水性の高分子鎖長が長いブ荷を有することが知られている。本研究では，双性イオ

ロックコポリマーで被覆した表面ではタンパク質およン型ポリマーを親水基として有するブロック型のリンびバクテリアの接着が効果的に抑制された。また，バク脂質ポリマーを開発し，ポリマーで修飾した表面は大気

テリアの接着は，高分子の形態だけでなく培養液の対流，中でも水中でも高い親水性を示すよう設計した。リン脂

さらには栄養素という因子に大きく左右されることが質ポリマーの親水性セグメントとシランカップリング

分かった。

（2）細胞が分泌する電子の定量的評価
石木健吾，齋藤真希，○椎木弘（大阪府立大学 大学院工学研究科応用化学分野 分子認識化学研究グループ）

シトクロム c は酸化還元酵素であり，生体内の電子伝は，金属種とシトクロム c の標準電極電位で決定される達において重要な役割を果たしている。金属還元細菌

だけでなく，生菌率や代謝活性，周囲環境などにも強くShewanella oneidensis は，細胞膜に多数のシトクロム c依存する。このことから，単一細胞の金属イオン還元能（CymA や MtrA など）を配置し，独自の電子伝達経路の定性および定量的な評価は，微生物資源を有効利用すを有する。そのため，有機物を消費して生じた電子を細る上で重要な指標となる。本研究では，単一細胞におけ

胞膜外に存在する電子受容体に供給することができる。

る金属ナノ粒子生成過程を追跡し，金属イオン還元能の電子受容体として金属イオンを用いると，細胞表面に金定性的な評価を行った。金属イオンの還元に伴い溶液の属ナノ粒子が生成する。このため，環境浄化や金属回収，電位が変化することに着目し，単一細胞の分泌する電子

微生物燃料電池などに有用であり，最も注目される微生の定量的な評価を行った。

物資源の一つである。S. oneidensis の金属イオン還元反応261

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（3）ダイヤモンド電極の機能化と電気化学検出への応用○近藤剛史（東京理科大学理工学部先端化学科）

導電性ボロンドープダイヤモンド（BDD）電極は，物ラズマ処理により作製したフッ素終端 BDD 電極表面は，理的・化学的に極めて安定，生体親和性に優れる，広い100°以上の接触角を示す疎水性であった。+1.5 V vs.

電位窓を示す，バックグラウンド電流が小さいといった

Ag/AgCl などの高電位でも水の電気分解による酸素発生

優れた特性を有するため，高感度電気化学分析に適したが起きにくく，有機物の定電位電解検出に有用であるこ

電極材料として知られている。一方，ダイヤモンド表面とがわかった。電子線グラフト重合法では，電子線照射

はプラズマ処理や化学的・光化学的手法により表面改により生成した BDD 表面上のラジカルとビニルフェロ

質・修飾が可能であり，目的に特化した機能性を付与す

センとの反応による，C-C 共有結合を介した単分子層形

ることができる。本研究では，SF6 プラズマ処理による成が示唆された。本方法では，あらゆるビニル化合物を

BDD 表面のフッ素化および電子線グラフト重合法を用モノマーとして幅広く利用できるため，様々な末端官能

いた BDD 表面への機能性分子の導入を検討した。SF6 プ基を有する修飾表面の創製に有用であると期待される。

（4）胃酸分泌細胞の頂端膜間微小スペースの構造および構成分子の解明○藤井拓人 1，高橋康史 2，周縁殊 2，清水貴浩 1，永森收志 3，酒井秀紀 1（1 富山大学大学院医学薬学研究部（薬学）薬物生理学，2 金沢大学理工研究域 電子情報学系
3 奈良県立医科大学生体分子不均衡制御学共同研究講座）

胃酸分泌細胞は，酸分泌刺激により細胞内の細管小胞

H+,K+-ATPase 阻害剤で抑制されることを明らかにした。

が互いに融合し頂端膜につながることで，管腔側の表面

また，走査型イオンコンダクタンス顕微鏡（SICM）を用

形状が劇的に変化する。また，頂端膜と細管小胞では，いた微小スペースの構造解析を行い，酸分泌刺激時の頂胃プロトンポンプ（H+,K+-ATPase）と共役する機能分子

端膜表面が，非刺激時に比べてより大きな凹凸構造（μm輸送体，K+輸送体，ポンプ調節分子）がそれぞれ異レベルの陥入構造）を呈することを可視化した。従って，なっており，両膜のダイナミクスにより形成される管腔

この細胞は，酸分泌刺激に応じた頂端膜間微小スペース側の微小スペースの構造や構成分子は非常に複雑であの構造変化能および酸分泌調節機能を保持しているこる。我々は，ラット胃から胃酸分泌細胞を単離し，H+,K+-とが示唆された。さらに，頂端膜間微小スペースの構成

ATPase 分子が管腔側の外液に露出した初代培養細胞を分子としてモルフォゲンである Sonic hedgehog（Shh）を構築した。pH 感受性色素 BCECF を用いた管腔側溶液の新たに見出し，Shh が H+,K+-ATPase 活性を負に制御する

pH イメージングにより，作製した細胞の頂端膜表面が酸ことを明らかにした。

（Cl-

性化されており，この酸性化が酸分泌刺激剤で亢進，

262

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（5）高速走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた膜透過性ペプチドによる細胞膜ダイナミクスの解明〇井田大貴 1，高橋康史 2,3，村山珠玖

知 4，熊谷明哉 1,5，

仁 6，福間剛士 2，二木史朗 4，末永智一１,5（1 東北大学大学院環境科学研究科，2 金沢大学ナノ生命科学研究所，3JST さきがけ，
4 京都大学化学研究所，5 東北大学材料科学高等研究所，6 東北大学大学院工学研究科）

HIV 由来の TAT ペプチドやオクタアルギニンペプチの取り込みを促進する試薬の添加による細胞膜のリモドなどの側鎖にアルギニンを多く含む膜透過性ペプチ

デリングと脂質のパッキングの緩みを観察した。また，

ドは，不透過性分子を細胞内に高効率で導入できるツー

R8 の流入点でも脂質のパッキングの緩みを観察し，細胞ルとして利用されている。膜透過性ペプチドの取り込み

膜脂質の緩みが膜透過性ペプチドの取り込みに寄与すには，小さなブレブ形成を伴う直接的な細胞膜透過や局ることを明らかにした。続いて，高速 SICM と共焦点レ

所的な膜曲率変化による膜透過の促進など，微小領域でーザー顕微鏡を融合し，膜界面での標識ペプチド動態と，の膜形状変化との関係が示されているが，ペプチドの取細胞内への取り込みに起因する形態変化の同時観察をり込みをリアルタイムに観察しながら，流入点のナノス可能にした。本システムにより，マクロピノサイトーシ

ケール形状変化とリンクできる手法が存在しなかった。

スによるペプチド取り込みや，膜透過性ペプチドの流入

我々は，非侵襲で形状測定可能な高速走査型イオンコ点で形成されるコブを可視化し，ペプチドの内在化の機構の解明に迫る知見を獲得した。

ンダクタンス顕微鏡（SICM）を用い，膜透過性ペプチド（6）膜貫通ペプチドのスクランブラーゼ活性に対する中央残基の親水性度と疎水性配列長の影響の評価○中尾裕之 1，中尾千尋 1，池田恵介 1，齋藤大明 2，長尾秀実 3，中野実1

（1 富山大学大学院医学薬学研究部生体界面化学研究室，
2 理化学研究所生命システム研究センター計算分子設計研究グループ，
3 金沢大学大学院自然科学研究科計算バイオ科学研究室）

生体膜において，リン脂質のフリップフロップ（二層間

疎水性配列長が 17 残基のペプチドでは高い活性が見られの移動）は，各オルガネラ膜で様々な速度に制御され，シたのに対して，21，25 残基のペプチドはフリップフロッ

グナル伝達や膜のホメオスタシスに寄与している。しかし，

プを促進しなかったことから，ペプチドの長さが膜厚よりフリップフロップを双方向に促進するタンパク質（スクラも短い negative mismatch の場合にフリップフロップが促

ンブラーゼ）は，細胞膜において数分子が同定されている

進されることが示唆された。興味深いことに，疎水性配列のみであり，そのスクランブリング機構も未だ不明である。

長が 19 残基のペプチドは，mismatch がないにもかかわら

今回，我々は膜タンパク質の膜貫通領域に着目し，配列中ず，フリップフロップを促進するとともに膜透過性を亢進央の残基や疎水性配列の長さを様々に変えたモデル膜貫させた。MD シミュレーションから，19 残基のペプチドで通ペプチドを合成した。これらのペプチドのスクランブラ

は，両末端の Lys 残基と中央の Gln 残基がヘリックスのーゼ活性を評価することで，フリップフロップを促進する

同じ側に位置することが示された。親水性アミノ酸残基が因子の解明を試みた。中央残基の親水性度が高くなるにつヘリックスの同じ側に位置することで，特徴的な活性が見れて，ペプチドのスクランブラーゼ活性は上昇した。また，られたのではないかと推察される。

263

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（7）動きベクトル解析によるヒト iPS 細胞由来心筋細胞のモーションイメージング○黒川洵子，山口賢彦，坂本多穗（静岡県立大学薬学部生体情報分子解析学分野）

ヒト iPS 細胞由来心筋細胞は，心毒性評価への創薬応

でハイスループットに収縮速度と弛緩速度を分けて解用が検討されている。評価対象には心室性不整脈および析できる。マウス心臓から急性単離した心筋細胞および心機能低下（心不全）があり，いずれも深刻な有害事象

ヒト iPS 細胞由来心筋細胞（iCell-CM, CDIJ）から得られである。不整脈毒性の評価系は細胞外電位記録に収束した動画解析は，SI8000 Sony セル動作画像システム（Sonyてきたが，収縮機能を解析する実験系は確立されていな

Corporation）を用いて行った。動きベクトルの波形の差い。我々は，これまでに，拍動心筋表面の超高速ビデオ

から，心臓組織の違いによる薬理学的作用の違いが見ら

カメラ画像から動きベクトルを計算し，ヒト iPS 細胞由れた。以上より，今回，細胞表面の動きベクトル解析か

来心筋細胞の収縮特性を解析するというモーションイ

ら細胞特性を予測することに成功した。心筋収縮に対す

メージング法を開発した。本法では，非侵襲的に in vitro

る薬物評価システムの基盤となる結果が得られた。

（8）腎有機カチオントランスポーターOCT2 の機能バイオマーカー候補としての内因性基質探索○三宅健之 1，水野忠快 1，望月達貴 1，木村美由紀 2，松木俊二 2，
入江

伸 2，家入一郎 3，前田和哉 1，楠原洋之 1（1 東京大学大学院 薬学系研究科 分子薬物動態学教室，
2 医療法人相生会

福岡みらい病院 臨床研究センター，

3 九州大学大学院

薬学府 薬物動態学分野）

トランスポーターの機能変動により，薬物応答性およ多型と相関することが明らかとなった（Yee SW et al.,

び副作用の発現リスクは変動し得る。その主因である薬2016）。これらの化合物について，OCT2 機能プローブ

物間相互作用の発生リスクは，トランスポーターが生体としての有用性を検討するため，まず健常人 15 名より内で輸送している一部の内在性代謝物を機能プローブ

血液・尿検体を収集し，両化合物の血漿中濃度の個人間・として利用することで，プローブ薬物を投与することな日内変動や，腎クリアランスに対する尿細管分泌の寄与

く，より早期にヒト in vivo で予測・評価できる可能性がを評価した。また，OCT2 の安定発現細胞を用いた取りある。我々は，カルニチンやコリン等の栄養素の最終代込み試験，ならびに野生型マウスおよび Oct1/2 ダブルノ

謝物である Trimethylamine N-oxide を腎有機カチオント

ックアウトマウスを用いた in vivo 静脈内投与試験を行ランスポーターOCT2 の新規内在性基質として同定した

い，両化合物の尿細管分泌において OCT2 が主要な役割（Miyake T et al., 2017）。また最近，N1-methyladenosineを担うことを実験動物レベルで確認した。

とよばれる修飾核酸の血漿中濃度がヒト OCT2 の遺伝子264

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（9）ジャイアントリポソームを用いた RNA 検出系
津金麻実子 1,2，○鈴木宏明 1（1 中央大学理工学部精密機械工学科，2 日本学術振興会）
細胞膜と同じリン脂質より調製した人工脂質膜小胞

また，GUV は同じ膜構造を有する細胞などとの融合にであるジャイアントユニラメラベシクル（GUV）内で RT-

より，検出対象物質を直接 GUV 内に回収できる可能性

PCR による RNA の検出を検討した。

がある。そこで，RT-PCR 酵素または total RNA を含む

TaqMan プローブ法で遺伝子増幅を検出する市販のRT-PCR 反応液内封 GUV を調製し，この 2 種類の GUV

RT-PCR キットと細胞から抽出した total RNA および合を電気融合させた。その後，RT-PCR を行ったところ，

成 mRNA を用いて RT-PCR 反応液を調製し，この反応液

蛍光顕微鏡により GUV 内で FAM が検出できた。

を内封する GUV を W/O エマルション界面通過法により以上のことから，GUV は RT-PCR による RNA 検出に作製した。GUV をリアルタイム PCR 装置で RT-PCR をおいて有用なバイオリアクターであることが示唆され行い，目的遺伝子の増幅は TaqMan プローブの蛍光物質

た。
（ 1 ） M. Tsugane and H. Suzuki, Reverse Transcription
Polymerase Chain Reaction in Giant Unilamellar Vesicles,
Scientific Reports, 8, 9214, 2018.

（FAM）に由来する GUV 内の蛍光強度を検出することで確認した（図 1）。
RT-PCR による温度昇降サイクル後，共焦点レーザー
顕微鏡により内部で FAM の蛍光強度が増大した GUV が観察された。フローサイトメーターによる解析では，直径 5–10 μm の GUV 内に mRNA が 10～100 コピー内封されていれば検出可能であった。

図 1 GUV 内 RT-PCR 法の模式図(1)（10）Nanofluidics for NanoBioChem Integration at Femtoliter, Attoliter, and Single-Molecule Scales○許岩（XU Yan）（大阪府立大学大学院工学研究科 物質・化学系専攻 化学工学分野）

A significant growth of research in nanofluidics is achieved
over the past decade, but the field is still facing considerable
challenges toward the transition from the current physicscentered stage to the next application-oriented stage. To
conquer these challenges, we established a technology called
nano-in-nano integration, which allows the integration of avariety of functional (eg., fluidic, electrical, optical, thermal,
Figure 1. Nano-in-Nano integration allows the use of nanofluidic

magnetic, chemical and biological) components in tiny

devices (left) to exploit chemistry, biology, and materials science

nanofluidic channels. The nano-in-nano integration technology

at femtoliter, attoliter, and single molecule scales (right).

opens up a new arena to exploit chemistry, biology, materials
science, and process engineering at femtoliter, attoliter, singlenanoparticle, and single-molecule scales through nanofluidics.

265

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（11）固液界面の構造評価と機能制御－ エネルギー変換とソフト界面を意識して －○魚崎浩平（国立研究開発法人 物質・材料研究機構）

化学反応の多くは物質の表面や界面で起こる。特に，固ローブとする計測技術が反応気体中や溶液中などでは利液界面では電極反応，腐食，結晶成長さらに生体反応とい用できないことから，非常に困難である。

った基礎，応用の両面で重要なプロセスが起こっており，

われわれは表界面選択的な手法である走査プローブ

古くから注目されていた。また，多くの材料の特性は表面顕微鏡，放射光を用いる表面Ｘ線散乱・Ｘ線吸収微細構の分子構造に大きく影響され，しかも接触する環境によっ

造，非線形分光法などを駆使し，電気化学的エネルギーてもダイナミックに変化する。したがって，界面における変換反応に関わる固液界面構造を原子，分子レベルで決反応の機構や界面特性を理解するためには，その場，実時定し，機構解明さらには反応の高効率化につなげるとと間での界面幾何・電子・分子構造の決定が不可欠である。

もに，生体を初めとするソフト界面の構造決定，特に界

しかしこれは，測定対象となる表面における原子・分子の面の反応性，機能発現において大きな役割を果たす事が絶対数が極めて少なく（1015 個/cm2 以下）固体，液体のバ知られている界面の水の構造決定を行い，界面水の役割

ルクに大量に存在する原子・分子の妨害を受けること，まについての知見を得た。

た超真空(UHV)下での表面構造決定に有効な電子線をプ

文献：魚崎浩平，応用物理，82(2012)104.

（12）マイクロ流路内のイオン輸送に関する局所電場計測○土井謙太郎，浅野直暉，二戸郁賀，川野聡恭（大阪大学大学院基礎工学研究科機能創成専攻）
マイクロ流路内部の電場とイオン濃度場を明らかにることで流体に及ぼす外力に指向性を与えることが可することは，イオン電流やそこに生じる流動場の制御性能となる。流路壁面の帯電やイオン選択性を有する界面向上につながる。我々は，マイクロ流路を用いた物質輸（イオン交換膜）を用いることで，固液界面における電送について，電気浸透流や電気流体力学流れによる速度

気二重層を形成し，液中に分散するイオンが外部電場に制御を目指し，流路デバイスの開発と局所的な濃度場のより指向性を持ったイオン電流を生成する。本研究では，計測を行ってきた。電気浸透流や電気流体力学流れは，流路内部の狭小部に電場を集中させ，微小ガラス電極を

いずれも流路内部で局所的な分極が生じる場に，外部よ用いて流路狭小部の電気伝導度を計測することによりり電場を印加することで流体が駆動される現象である。

イオン濃度を解析した。電解質の種類や濃度依存性につ

陰陽イオンの分離により，電荷担体の選択性を向上させ

いて，実験結果と理論値との一致を確認した。

（13）イオン濃度と静止膜電位に関する理論的研究体
川口一朋，○長尾秀実（金沢大学理工研究域数物科学系）
我々はこれまでに，1-palmitoyl-2-oreoil-phosphatidylcholine

ついて全原子分子動力学（MD）シミュレーションを用いて(POPC) 純粋膜および，1-palmitoyl-2-oreoil-phosphatidylserine

解析してきた。中性の phosphatidylcholine (PC) を頭部に持(POPS) 純粋膜に対して，イオンによる構造，物性の変化につ脂質に対して，-1 の電荷のある phosphatidylserine (PS) を266

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

頭部に持つ脂質によって構成される脂質二重膜は，その物が異なることで，脂質二重膜の構造や物性が異なることが性が大きく変化する。例えば，DOPC 二重膜よりも DOPS

わかっている。

二重膜の方が膜厚は大きくなり，膜面積は小さくなること

本研究では細胞内外でのイオン分布と膜電位の関係をがわかっている。また，DOPS のアシル鎖は DOPC よりも明らかにすることを目的とし，理論および MD シミュレ

秩序化している。PS 基の配向は水に対する感受性が低いが，ーションを用いて静止膜電位が生じている状況下での膜，

一方で水分子の配向はより強くなるということもわかって

水，イオン物性を解析した。静止膜電位が生じている状況

いる。DOPS の方が曲げ弾性率が高いことも明らかになっ下では，膜物性は，変化がないものの，膜界面付近での水ている。このように，共通のアシル鎖を持っていても頭部分子の配向はわずかながら変化があることが分かった。

（14）再構成チャネル―膜系からコモンスペースを考える岩本真幸，○老木成稔（福井大学・学術研究院医学系部門・分子生理学領域）
生体膜はその化学的・物理的特性を変えてチャネル機げた。私たちが開発した contact bubble bilayer（CBB）法

能に影響を及ぼすが，その分子機構を捉えるには生体膜は従来の方法の欠点を補い，低バックグラウンドノイズ

は複雑すぎる。私たちは人工的に脂質 2 重膜を構築しチの測定ができるだけでなく，膜への力学的操作も可能でャネルを埋め込むことで，生体膜を模倣したチャネル－ある。このような膜系にチャネルを組み込むために，液膜系（再構成チャネル－膜系）を実験のプラットフォー

滴内で in vitro 転写・翻訳を行い，翻訳されたチャネルがムとしている。膜の化学的・物理的環境を変化させチャ

直ちに脂質 2 重膜に埋め込まれる系を開発した。翻訳さネルにどのような影響を与えるかを単一分子レベルでれたチャネル蛋白質は大部分モノマーで膜界面に存在解析することが目的である。まず膜形成とチャネル発現するが，転写・翻訳開始後 10 数分で一個目のチャネル機について説明し，さらにこのシステムで化学的・物理的能が観察された。一方，CBB で膜張力を測定する方法を操作を行う方法とその結果を紹介したい。脂質平面膜は開発し，発現されたチャネルが膜張力により機能変化す

最近になって water-in-oil 液滴法として大きな進歩を遂る新しい modality を明らかにした。

（15）日本人型シスチン尿症の治療を目指した基礎研究○Pattama Wiriyasermkul，永森收志（奈良県立医科大学・生体分子不均衡制御学共同研究講座）

遺伝性疾患であるシスチン尿症は，腎近位尿細管管腔ど報告されていない。この P482L 変異が b0,+AT の機能消側のヘテロ二量体型シスチントランスポーター，輸送体失を起こす原因は不明であった。我々は，P482L 変異型

本体 b0,+AT（SLC7A9）と補助因子 rBAT（SLC3A1）どちb0,+AT が基質結合活性を保持しているものの，輸送機能

らかの変異によって生じる。トランスポーターの機能がを欠失していることを明らかにし，さらに P482L を含む

失われることで，シスチン及び塩基性アミノ酸の再吸収

周辺配列のオリゴペプチド添加により，P482L 変異体の不全が発生し，溶解度の低いシスチンが多発性結石を形輸送機能が回復することを確認した。この結果は，遺伝成し，重篤な腎機能障害が惹起する。シスチン尿症の日性疾患である日本人型シスチン尿症の低・中分子化合物

本人患者の約８割が b0,+AT の P482L 変異を保持していの投与による治療の可能性を示す。

るが，この変異は日本人に特有であり，欧米ではほとん267

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（16）改良型レーザ干渉法による内耳ナノ振動計測と分析○太田

岳 1,2，崔森悦 2,3，任書晃 1,2，日比野浩 1,2（1 新潟大学大学院医歯学総合研究科分子生理学分野，
2AMED-CREST AMED，3 新潟大学工学部工学科）

内耳蝸牛では，音刺激により，有毛細胞を含む感覚上が内リンパ液側に移動した。この変位は，７0 デシベル

皮帯にナノレベルの正弦波振動が生ずる。この物理的刺以上の音で約 6 nm まで増大したが，弱い刺激や動物の激は，有毛細胞の感覚毛にあるチャネルを介した内リン死後には同定できなかった。位置ずれは，細胞体，あるパ液からのイオン流入により，電気信号へ変換される。

いは感覚毛の運動を阻害しても消失した。無音時のチャ

感覚上皮帯の振動振幅は，音が弱いほど増幅される。こネルの開口確率は，感覚毛の運動に影響される。シミュの非線形応答は，有毛細胞の感覚毛と細胞体の能動運動

レーションで，これを 0.5 から 0.2 にすると，上皮帯の位に依る。それ以外の上皮帯の動作は，方法論の限界によ

置ずれの実験値が再現された。この条件は，無刺激下のり明らかでない。本研究では，この組織の振動が「中心有毛細胞の膜電位を過分極させる。一方，音入力によりの位置ずれ」を起こすこと，この事象が聴力に必須な有膜電位は正弦的に振る舞うが，その中心点は位置ずれが毛細胞の機能と共役することを示す。自作した改良型レ

増えるとともに徐々に脱分極する。以上より，上皮帯のーザ干渉計は，モルモットを音刺激した際，典型的な上

非典型的な動き，すなわち位置ずれは，生体内で有毛細皮帯の正弦波振動を検出した。同時に，振動の中心位置

胞の興奮性のダイナミックレンジを広げている。

（17）次世代型糖鎖抗体の作成と生体コモンスペース研究への応用○三善英知，鎌田佳宏（大阪大学大学院医学系研究科 機能診断科学講座）

糖鎖はタンパク質翻訳後修飾に関わる重要な生体分る糖鎖抗体 10-7GmAb を用いた ELISA で測定すると，血子で，タンパク質の 50-60%に付加する。がん化に伴って

中 10-7G 値は大腸がんの肝転移患者で上昇し，転移した糖鎖構造が変化するため，臨床的には腫瘍マーカーなど

がんの周囲の肝臓で強染色されたが，正常の肝臓では全に応用されている。特異的な糖鎖を認識するプローベとく染色されなかった。一方，Mac-2bp に対する糖鎖抗体

しては，これまで種々のレクチンや糖鎖のみを認識するは，がん及びがん周囲のマクロファージにのみ強く染色抗体（CA19-9 やシアリルルイス X など）が用いられてされた。肝臓の類洞やグリソン鞘，肝転移巣周囲の微小きた。数年前から私たちは，糖鎖とペプチドを同時に認

構造は，細胞間コミュニケーションを調整するコモンス

識する抗体の作成に挑戦し，フコシル化ハプトグロビン

ペースと言える。これまでのレクチンでは解析できなかや Mac-2binding protein（Mac-2bp）に対する新たな糖鎖抗った種々の疑問を，次世代型糖鎖抗体は解決できる強力体の作成に成功した。フコシル化ハプトグロビンに対すなツールとして期待される。

268

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

３．オルガネラ膜ナノドメインの機能と動態2018 年 7 月 5 日－7 月 6 日
代表・世話人：清水重臣 （東京医科歯科大学難治疾患研究所）
所内対応者：深田正紀 （生理学研究所生体膜研究部門）（１）ミトコンドリア・小胞体コンタクトサイトの数を制御するメカニズム田村康（山形大学理学部）（２）細胞膜リン脂質の非対称的分布とフリッパーゼ
瀬川勝盛（大阪大学免疫学フロンティア研究センター）（３）Dickkopf1-CKAP を介する新規がんシグナル経路による細胞増殖機構
菊池章（大阪大学大学院医学系研究科）（４）生細胞内 GPCR 動態の可視化と制御
小澤岳昌（東京大学大学院理学系研究科）（５）生命現象の光操作技術の創出
佐藤守俊（東京大学大学院総合文化研究科）（６）シナプスで機能するグルタミン酸受容体の可視化および活性制御
清中茂樹（京都大学大学院工学研究科）（７）新規オートファジーにおけるトランスゴルジ膜の挙動
清水重臣（東京医科歯科大学難治疾患研究所）（８）イノシトールリン脂質・PI(4)P の新しい生理機能：膜接触部位形成と脂質交換輸送制御
中津史（新潟大学大学院医歯学総合研究科）（９）膜電位感受性イノシトールリン脂質ホスファターゼの動作原理とその応用
岡村康司（大阪大学大学院医学系研究科）（10）ユニークな脂肪酸組成をもつリン脂質分子種がつくる神経細胞膜機能ドメイン
本家孝一（高知大学教育研究部）（11）自然免疫分子 STING の活性化機構と内在性阻害分子の同定
田口友彦（東北大学大学院生命科学研究科）（12）Turn-ON 蛍光アフィニティーラベル化法
袖岡幹子（理化学研究所）（13）ライブイメージングと最新化学に基づく新たながん医療技術の創製
浦野泰照（東京大学大学院医学系研究科）【参加者名】
章

稲橋宏樹（生理学研究所），宮崎裕理（生理学研究所），（大阪大学），小澤岳昌（東京大学），佐藤守俊（東京平野瑶子（生理学研究所），平澤輝一（生理学研究所），大学），清中茂樹（京都大学），清水重臣（東京医科歯桜井科大学），中津史（新潟大学），岡村康司（大阪大学），

科大学），仁部洋一（東京医科歯科大学），安藤嘉倫（分本家孝一（高知大学），田口友彦（東北大学大学院），

子学研究所），谷中綾子（基礎生物学研究所），本田怜

袖岡幹子（理化学研究所），浦野泰照（東京大学），深奈（分子学研究所），神垣あかね（基礎生物学研究所），

田正紀（生理学研究所），深田優子（生理学研究所），

法月拓也（基礎生物学研究所），毛利達磨（生理学研究

横井紀彦（生理学研究所），平田哲也（生理学研究所），

所），泉

田村

康（山形大学），瀬川勝盛（大阪大学），菊池

269

一（東京医科歯科大学），荒川聡子（東京医科歯裕士（生理学研究所），河合寿子（基礎生物生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

学研究所），曽我部隆彰（生理学研究所），青木一洋

一（ExCELLS），柴田明裕（生理学研究所），宍戸恵美（ExCELLS），野中茂紀（基礎生物学研究所），東島眞子（生理学研究所）【概要】の理解にパラダイムシフトをもたらすことができる。

近年，ミトコンドリアや小胞体などのオルガネラ膜上に複数の膜ナノドメイン（限局された機能領域）が存在してそこで本研究会では，種々のオルガネラ膜ナノドメイン

いること，これらの膜ナノドメインを介して，細胞死，カの研究者と，これを解析するためのケミカルバイオロジー

ルシウム制御，脂質代謝など重要な細胞機能が実行されて／イメージング技術を有する研究者を集め，最新の研究成いることが明らかにされつつある。一方で，膜ナノドメイ

果を発表して頂く。さらに，膜ナノドメインの実態を明らンの実態（構造，形成機構，動態）はほとんど明らかにさかにするための熟した議論を行う。これにより，オルガネ

れておらず，これを明らかにすることによってオルガネラ

ラ膜ナノドメインの実態解明の新展開を模索したい。

（1）ミトコンドリア・小胞体コンタクトサイトの数を制御するメカニズム田村康（山形大学理学部）

出芽酵母のミトコンドリアと小胞体は，ERMES（ER-と考え，それを検証した。具体的には，約 50 種類のミト

Mitochondria Encounter Structure）複合体を介して直接結コンドリア外膜タンパク質欠損酵母株において，ミトコン

合することがわかっている。さらに最近の研究により，ドリア・小胞体間コンタクトサイトを可視化し，その数やERMES 複合体は，自身が形成するミトコンドリア・小胞形状が変化する遺伝子破壊株を探索した。その結果，ミト体間コンタクトサイトにおいて，リン脂質の輸送を直接

コンドリアの融合分裂が，ミトコンドリア・小胞体間コン

仲介し，リン脂質生合成に重要な役割を果たすことが明タクトサイトの数の制御に関与することを見出したのでらかとなった。

報告する。さらに，小胞体ストレス誘導時にミトコンドリ

ERMES 複合体構成因子を GFP 融合タンパク質として

ア・小胞体間コンタクトサイトの数が顕著に増加すること発現させると，一細胞あたり 5 個程度のドット状のシグも見出した。ツニカマイシンや DTT で細胞を処理すると，ナルとして検出される。この観察結果は，ERMES によるERMES ドッドの数が５個程度から 10 個程度まで急激にミトコンドリア・小胞体間コンタクトサイトが一細胞あ増加する。ERMES の温度感受性変異株が，野生型に比べたり一定数に制御されていることを示唆する。しかしな

強いツニカマイシン感受性を示すことからも，ミトコンド

がら，このようなオルガネラ間コンタクトサイトの数のリア・小胞体間コンタクトサイトの数の制御は，生理的に制御機構に関しては全く明らかになっていない。

重要であることが示唆された。

本研究では，ミトコンドリア・小胞体間コンタクトサイ

本公演では，これらの知見を元に，最新のミトコンドリ

トの数を制御する因子はミトコンドリア外膜に存在する

ア・小胞体間コンタクトサイト動態について議論したい。

（2）細胞膜リン脂質の非対称的分布とフリッパーゼ
瀬川勝盛（大阪大学免疫学フロンティア研究センター 免疫・生化学分野）
細胞膜を構成するリン脂質は非対称に分布する。すな

る内層に限局し，ホスファチジルコリンやスフィンゴミ

わち，アミノリン脂質であるホスファチジルセリン(PS)エリンは主に外層に存在する。細胞膜リン脂質の非対称やホスファチジルエタノールアミン(PE)は細胞質に面す的分布は，真核細胞で保存された根幹的な現象であり，

270

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

脂質二重膜の物性やシグナル伝達，細胞の形態に重要な性がほぼ完全に消失する。一方，ATP11A と ATP11C は，役割を担うと考えられている。一方，細胞は様々な局面

分子中央部にカスパーゼ 3 の認識配列を持ち，アポトー

で，細胞膜リン脂質の非対称性を崩壊させる。アポトー

シス時にカスパーゼにより切断・不活性化される。カス

シス細胞のクリアランスはその代表例であり，死細胞はパーゼ認識配列に変異を導入した ATP11A や ATP11C を

内層の PS を“eat me”シグナルとして速やかに細胞表面発現した細胞は，アポトーシス時に PS を露出せず，マへ露出することでマクロファージに認識・貪食される。

クロファージに貪食されない。以上より，ATP11A と生体膜におけるリン脂質の非対称的分布の樹立・維持に

ATP11C が哺乳類細胞の細胞膜で機能する主要なフリッは，PS と PE を特異的に外層から内層へ一方向に移層(フパーゼであり，カスパーゼによる切断・不活性化はアポリップ)するフリッパーゼが重要な機能を担う。我々はこトーシス細胞の PS 露出に必須であることが明らかとなれまでに，P4 型 ATPase ファミリーに属する ATP11A とった。また，細胞膜フリッパーゼは，ヒトやマウスの生ATP11C が哺乳類細胞の細胞膜で機能するフリッパーゼ体においても重要な機能をもつことが明らかになってであることを示してきた。ATP11A と ATP11C はヒト，いる。例えば，ATP11C 欠損マウスは，B 細胞欠損症，

マ ウ ス で 全 身 性 に 発 現 し ， β- サ ブ ユ ニ ッ ト で あ る

胆汁うっ滞，貧血，難産と多様かつ重篤な表現系を示す。

CDC50A と結合することで安定な複合体を形成し，細胞本研究会では，細胞膜フリッパーゼのリン脂質移層機構

膜の PS と PE をフリップする。実際，ATP11A と ATP11Cとその生理機能について議論したい。

を二重欠損した細胞は，細胞膜におけるフリッパーゼ活（3）Dickkopf1-CKAP を介する新規がんシグナル経路による細胞増殖機構
菊池章（大阪大学医学系研究科 分子病態生化学）

Dickkopf1(DKK1)は Wnt シグナルの抑制因子として見ッドラフト画分に局在した。DKK1 が CKAP4 に結合する

出され，胎生期における適切な形態形成を行うための必と，CKAP4 はリピッドラフト画分内で PI3 キナーゼと複須の分子である。出生後の機能は明確ではないが，種々合体を形成して，AKT を活性化した。その後，CKAP4 はのがん組織において高発現し，がんの悪性化に関与して脱パルミチン酸化され，非リピッドラフト画分に移動し，いることが知られている。しかし，DKK1 がどのようなクラスリン依存性にエンドサイトーシスされた。このパルメカニズムにより，がん細胞増殖を促進するかは長年にミチン酸化を介する CKAP4 のリピッドラフト分画への局

わたって不明であった。

在は，DKK1 によるがん細胞の増殖に必須であった。

私共は，細胞膜上で DKK1 と結合するタンパク質を網本研究会では，細胞膜マイクロドメイン内での CKAP4

羅的に探索して，DKK1 の新規受容体として Cytoskeleton-のパルミチン酸化のターンオーバーによる Dickkopf1-

associated protein 4 (CKAP4)を同定した。CKAP4 は小胞体

CKAP シグナル制御について紹介するとともに，抗に局在する II 型 1 回膜貫通タンパク質として同定されてCKAP4 抗体を用いた新規のがん治療戦略についても討論いたが，細胞膜にも存在した。CKAP4 は細胞質領域のしたい。

Cys100 がパルミチン酸化を受けており，細胞膜上のリピ271

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（4）生細胞内 GPCR 動態の可視化と制御
小澤岳昌（東京大学大学院理学系研究科化学専攻）
細胞膜 7 回膜貫通型の G タンパク質共役型受容体（GPCR）した。またその相互作用について時間依存性を測定したとは，細胞外からの情報を細胞内に伝達する重要な役割を果ころ，GPCR の種類により細胞内での解離速度に大きな相たしている。GPCR が特定の分子を認識すると，G タンパ

違があることが解った。そこで，GPCR と β アレスチンとク質および β アレスチンなどの細胞内シグナル伝達分子の相互作用を，オプトジェネティクスの技術を用いて，人と相互作用し，様々な生理現象を誘導する。GPCR のリガ

為的に光操作する評価系を開発した。GPCR-β アレスチン

ンド特異性は高く，疾患に幅広く関与していることから，間相互作用を外部光により惹起すると，エンドソームから基礎研究のみならず創薬の標的やセンサーの開発など，分リソソームへの輸送が確認された。また GPCR は時間依野横断的に興味が持たれている。

存的にエンドソームから細胞膜へリサイクリングする現

我々は，GPCR と β アレスチンとの相互作用を，独自に象がみられた。
本講演では，GPCR の 1 分子観察技術も含め，新たな解開発した 2 分割ルシフェラーゼの再構成により発光検出する技術を開発した。GPCR-β アレスチン間の相互作用を，析法のいくつかを紹介する予定である。

様々な GPCR に対してリガンド濃度依存的な応答を検証（5）生命現象の光操作技術の創出
佐藤守俊（東京大学大学院総合文化研究科）
蛍光タンパク質の実用化を契機として，1990 年代以降，ロールできるかもしれない。

光を使ったバイオイメージング技術は世界中の研究室

このような生命現象の光操作を実現するために，まず重で利用されるようになった。しかし，ライフサイエンス

要と考えて最初に取り組んだのは，「操り人形」で言えにおける光技術の将来は，必ずしもバイオイメージング

ばヒモとか棒に相当する，汎用性の高い基盤ツールの開に限定されない。例えば，光を使って生命現象を「見る」

発である。この目的のために，アカパンカビが有する光だけでなく，細胞内シグナル伝達を光で操作できるよう受容体に様々なプロテインエンジニアリングを施してになれば，代謝，分泌，細胞増殖，細胞分化，細胞死等

光スイッチタンパク質の“Magnet システム”を開発した。

の生命機能を自由自在にコントロールできるようにな

さらにゲノムエンジニアリングツールの CRISPR-Cas9

るかもしれない。ゲノムの塩基配列を光で自由自在に書システムや Cre-loxP システムと Magnet システムを組みき換えたり，遺伝子のはたらきを自由自在に制御できる合わせ，ゲノムを光刺激で自由自在に操作する技術を開ようになったらどうだろう？光が得意とする高い時間・発した。本講演では，生命現象の光操作について我々の空間制御能をもってすれば，狙った time window のみで，最近の成果を紹介し，今後の展開について議論したい。

狙った生体部位のみで，様々な生命機能や疾患をコント

272

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（6）シナプスで機能するグルタミン酸受容体の可視化および活性制御
清中茂樹，浜地格（京都大学大学院工学研究科 合成・生物化学専攻）

中枢神経において，グルタミン酸は記憶や学習に必須

位化学と遺伝子工学を組み合わせた新たな化学遺伝学

な興奮性神経伝達物質である。最近の超解像顕微鏡によ法（配位ケモジェネティクス法）を考案した。この手法

る蛍光可視化により，ポストシナプスにおいてグルタミ

では，グルタミン酸結合部位近傍に新たな配位サイトとン酸受容体はナノドメインを形成していることが明らして 2 ヶ所のヒスチジン変異導入を行う。新たに導入しかにされつつある。グルタミン酸受容体は，イオンチャ

たヒスチジンは，Pd2+錯体に対する二座配位子として機ネル型と代謝型に大別され，約 25 種類のサブタイプが能し，Pd2+錯体の添加によりグルタミン酸結合部位の構知られる。記憶や学習においては，各受容体サブタイプ

造を活性化状態へと惹起することを期待した。実際にこが固有の機能を有するため，その生理機能解明に向けたの手法を用いることで，イオンチャネル型受容体である

サブタイプ特異的な可視化方法や活性化方法の開発がAMPA 受容体および G タンパク質共役型（代謝型）グル求められている。

タミン酸受容体（mGluR）サブタイプの特異的な活性化に成功した 4)。

受容体の可視化に関しては，ごく最近，我々はアフィ
ニティーラベル化の一種であるリガンド指向性化学に

本講演では，上記研究およびその研究展開について紹より，神経細胞に内在する AMPA 型グルタミン酸受容体

介したい。

（AMPA 受容体）の可視化に成功した。この際に用いる

1) Wakayama S., *Kiyonaka S.(co-1st author), Arai I.,

有機小分子であるラベル化剤は高い組織浸透性を有し

Kakegawa W., Matsuda S., Ibata K., Nemoto Y.L., Kusumiているために，脳組織深部の内在性 AMPA 受容体が可視

A., Yuzaki M., *Hamachi I. Nat. Commun. 8, 14850 (2017)

化できた 1)。また，我々の手法で内在性 AMPA 受容体の2) Yamaura K., *Kiyonaka S., Numata T., Inoue R., *Hamachi
I. Nat. Chem. Biol. 12, 822-830 (2016)

拡散に関して評価してみたところ，GFP 融合体として過剰発現させた GFP-AMPA 受容体とはその動態が異なり，

3) *Kiyonaka S., Sakamoto S., Wakayama S., Morikawa Y.,

本手法の有用性を確認できた。また，受容体ケミカルラ

Tsujikawa M., *Hamachi I. ACS Chem. Biol. (in press)

ベルを応用したリガンドバイオセンサーの構築にも成

4) *Kiyonaka S., Kubota R., Michibata Y., Sakakura M.,

功している 2, 3)。

Takahashi H., Numata T., Inoue R., Yuzaki M., *Hamachi I.
Nat. Chem. 8, 958-967 (2016)グルタミン酸受容体の特異的に活性化に関しては，配（7）新規オートファジーにおけるトランスゴルジ膜の挙動
清水重臣（東京医科歯科大学 難治疾患研究所 病態細胞生物）

オートファジーは，リソソームを利用し自己構成成分

ジーは，分解する基質を異にしているため，その生体でを大規模に分解する細胞機能である。従来，オートファの役割は異なっている。具体的には，新規オートファジ

ジーの実行には，Atg5,Atg7,LC3 などの分子が必要であーは，赤血球のミトコンドリア分解に関わっている他，ると考えられてきた。しかしながら，私たちは，Atg5 や神経細胞などの恒常性維持に必要不可欠な役割を果た

Atg7 に依存しない新規オートファジーの存在を発見し，している。

その生体における役割を明らかにしつつある。この新規

新規オートファジーの実行過程を詳細に解析したとオートファジーは，Atg5 依存的オートファジーと同様に，

ころ，オートファジー膜の由来がトランスゴルジ膜であ酵母から哺乳動物細胞まで保存されており，私たちの体ること，その際に，ゴルジ体のミニスタック化，トランを構成する全ての細胞が有している。両方のオートファ

スゴルジ膜の伸張，メディアルゴルジ膜と解離，球体化273

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告と非常に特徴的な形態を示すことを見いだした。本講演

行メカニズムに関して最新の知見を紹介する。

では，トランスゴルジ膜の挙動と新規オートファジー実（8）イノシトールリン脂質・PI(4)P の新しい生理機能：膜接触部位形成と脂質交換輸送制御
中津史（新潟大学大学院医歯学総合研究科 分子細胞機能学分野）

近年，細胞膜やオルガネラ膜などの生体膜は，互いに私たちは，細胞膜におけるイノシトールリン脂質・PI(4)P

近接・接触することで物質や情報を交換・共有しながらの産生機構および生理機能の解析から，細胞膜 PI(4)P は細胞機能を維持していることがわかってきた。生体膜同

小胞体―細胞膜接触部位の形成を促進し，その膜接触部

士が接触する領域は“membrane contact site（膜接触部位）”位において脂質の交換輸送を制御すること等を明らかと呼ばれ，2 つの膜がわずか 10-30nm の距離で近接してにしてきた。本シンポジウムでは，イノシトールリン脂いる。中でも小胞体は，細胞内全体に広く分布すること

質・PI(4)P の新しい生理機能である膜接触部位形成と脂で，ほとんどのオルガネラ膜や細胞膜と膜接触部位を形

質交換輸送制御について，最近得られた知見を交えてご成していることがわかってきた。

紹介したい。

（9）膜電位感受性イノシトールリン脂質ホスファターゼの動作原理とその応用
岡村康司（大阪大学大学院医学系研究科 統合生理学教室）
電位依存性ホスファターゼ VSP は，膜電位センサーと最近我々は，PTEN にも保存される，新たな膜相互作

イノシトールリン脂質ホスファターゼを併せ持ち，膜の用領域を同定し，これが膜と相互作用することで電位依脱分極により酵素活性を示す。電位依存性イオンチャネ

存的酵素活性を制御することを見出した。この領域に変ルでは電位センサーの構造変化が最終的にイオン透過

異を導入すると正常なタンパク質よりも電位依存的酵路である膜内構造を制御するのに対し，VSP では細胞質素活性が強い enhanced VSP を作成することに成功した。

領域の構造を変化させることが特徴的であるが，その詳本講演では，新たな脂質相互作用部位による VSP の活性

細な分子機構は明らかではなかった。我々はこれまでに制御の仕組みと，enhanced VSP を応用して行った他の膜電気生理学的手法，光学的手法，構造生物学を組み合わタンパク質のイノシトールリン脂質依存性について紹

せ，細胞質領域が脂質と相互作用する機構に着目してそ介したい。

の動作原理を解析してきた。

（10）ユニークな脂肪酸組成をもつリン脂質分子種がつくる神経細胞膜機能ドメイン
本家孝一（高知大学医学部生化学講座）

神経細胞の細胞膜は，前シナプス領域，後シナプス領タンパク質を局在させておく必要がある。一方，膜タン域，軸索内の複数の領域，細胞体領域など機能の異なる

パク質はリン脂質二重層でできた細胞膜平面上を自由

複数の領域（膜ドメイン）を持つ。こうした膜ドメインに側方移動することが可能であり，どのように特定の膜が固有の機能を担うためには，それに対応する機能性膜ドメインが維持されているのかは依然謎である。

274

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

最近我々は，通常とは逆配置の sn-1 位に不飽和脂肪酸を，の局在化の前提になっていることを明らかにした。この

sn-2 位に飽和脂肪酸を持つホスファチジルコリン（1-オことから，我々は，神経突起先端部でリン脂質リモデリ

レオイル-2-パルミトイル-PC：OPPC）を認識する単クロングにより OPPC が作られ，この結果，突起先端部にーン抗体の作製に成功し，OPPC が PC12 細胞の神経突

OPPC 濃度の高い膜ドメインが形成され，この脂質組成

起先端部やシナプス部位の細胞膜に局在することを見の違いを認識してドパミントランスポーター等の一部出した。さらに，この OPPC 膜ドメインの形成が，ドパの機能性膜タンパク質が先端部に局在するようになる

ミントランスポーターや G タンパク質 Gαo の同領域へという仮説を立てた。

（11）自然免疫分子 STING の活性化機構と内在性阻害分子の同定
田口友彦（東北大学大学院生命科学研究科 細胞小器官疾患学分野）

炎症の初期過程において自然免疫応答は重要な役割した。また，STING の変異により STING が恒常的に活を担っている。最近，DNA ウイルスの感染などにより細性 化 し て し ま う 炎 症 性 疾 患 （ SAVI: STING-associated胞質に出現する DNA に応答し，炎症応答を惹起する分

vasculopathy with onset in infancy）が知られているが，そ子 STING が同定され，そのノックアウトマウスの解析かの変異型 STING は無刺激状況でも小胞体局在を失ってら自然免疫応答における重要性が明らかとなった。

いること，C88/91S 変異を導入することでその活性が抑STING は小胞体局在性の 4 回膜貫通タンパク質である

制されることなども見出した。

が，細胞質 DNA の出現に応じて核近傍のオルガネラに

本講演では，STING の活性化機構に関する最新の知見を輸送されることが示されていた。しかしながら，その細紹介するとともに，最近我々が同定した，STING のパル

胞内局在変化の意義は不明であった。

ミトイル化修飾を阻害することで STING の活性化を抑制する内在性分子について紹介する。

最近我々は，STING の活性化が，刺激を受容する小胞体ではなく，小胞体から脱出して運搬された先のゴルジ【参考文献】

体で起こっていることを明らかにした。さらに，その活

1. Mukai, K. et al. Activation of STING requires palmitoylation
at the Golgi. Nat Commun 7, 11932 (2016).

性化のメカニズムとして，ゴルジ体で起こる STING
Cys88/91 のパルミトイル化修飾が必須であることを見出（12）Turn-ON 蛍光アフィニティーラベル化法
袖岡幹子（理化学研究所）
酵素阻害剤や受容体リガンドなどの低分子化合物は，生物となる。生きた細胞中で自然な状態の標的タンパク質を選学研究の重要なツールとなっている。そのような鍵となる択的にラベルできるアフィニティーラベル化法は，上記の化合物の標的タンパク質に対する選択性や結合部位を明目的の為の重要な手法と考えられる。本講演では，我々がらかにする事は，研究の出発点としてたいへん重要である。

開発した NBD (nitrobenzoxadiazole) ユニットを用いた新

しかし標的が膜タンパク質の場合は，既存の方法ではなかしい Turn-ON 型の蛍光アフィニティーラベル化法ならびなかうまくいかない場合も多い。また，標的タンパク質のにそのミトコンドリア膜タンパク質複合体解析への応用

細胞内局在を知る事や，複合体を形成する相手のタンパクについて紹介する。

質の同定は，そのタンパク質の機能解明の為の重要な知見

275

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（13）ライブイメージングと最新化学に基づく新たながん医療技術の創製
浦野泰照（東京大学大学院薬学系研究科・医学系研究科，AMED-CREST）
蛍光イメージング技法は，生きている細胞や動物体内HMRG の局所散布により，高い感度，特異度で切除断端における各種生体応答を，リアルタイムかつ高感度に捉遺残微小がんの術中迅速検出が可能であることが明らえることが可能であるため，現代の医学・生物学領域研かとなった(Ueo H, Shinden Y, et al., Sci. Rep. 2015; Shinden

究に必須の手法となっている。筆者らはこれまでに，蛍Y, Ueo H, et al., Sci. Rep. 2016)。

光プローブを含む様々な光駆動性化学プローブの論理

さらに筆者らは，上述の分子設計法に則り，種々のア的精密設計を可能とする全く新たな分子設計法を確立

ミノペプチダーゼ活性に対応する数百種類の蛍光プロ

し，特定の活性酸素種や，様々なレポーター酵素，生体ーブから成るプローブライブラリーを作製した。このラ関連酵素活性を高感度に検出可能な蛍光プローブの開イブラリーを新鮮臨床検体に適用し，がん部位と非がん発に成功してきたが(Kenmoku S, et al., J. Am. Chem. Soc.

部位での活性差を直接スクリーニングする新たなアプ

2007; Kamiya M, et al., J. Am. Chem. Soc. 2011; Sakabe M,

ローチにより，例えば食道がんではある特定のアミノペ

et al., J. Am. Chem. Soc. 2013)，本リアルタイム可視化技

プチダーゼ活性が顕著に上昇していることを見いだし術は臨床技術としても極めて大きな可能性を秘めていた。本活性を検出するプローブの活用により，ルゴール

る。

染色技法と比較して同等以上の正診率でのイメージン

現在においても，微小がん部位を外科・内視鏡手術中グが可能であることなどが明らかとなり，臨床応用へのに発見することは困難であり，がんの取り残しが臨床上期待が大いに高まっている(Onoyama H, et al., Sci. Rep.

の大きな問題となっている。筆者らはこれまでに，がん2016)。以上のように，有機小分子蛍光プローブの活用に細胞に取り込まれることで初めて蛍光を発する抗体プ

よるライブイメージング技法は，外科・内視鏡手術におローブ類の開発に成功してきた（Urano Y, et al., Nat. Med.

いて精確な外科的治療を実現させるために大きな威力

2009）。さらに最近多くのがん細胞でその発現が亢進しを発揮することが期待される。

ているとの報告のある γ－グルタミルトランスペプチダ

本講演では上記の蛍光プローブに加えて，がん細胞なーゼ(GGT)や β－ガラクトシダーゼ活性を高感度に検出

どの特定細胞でのみ光増感能が回復する光増感プロー

する有機小分子蛍光プローブ(gGlu-HMRG, HMRef-βGal)ブの開発(Chiba M, et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2017)と，の開発にも成功し，蛍光内視鏡下でがんモデルマウス体

これに基づく高選択的がん光線力学療法や，生細胞内の内のがんが疑われる部位に噴霧することで，肉眼では識グルタチオン濃度を可逆的・定量的に検出可能なプロー

別困難な 1 mm 以下の微小がん部位を，数十秒～数分でブ(Umezawa K, et al., Nat. Chem. 2017)なども併せて紹介

明確に検出できることを明らかにした(Urano Y, et al., Sci.

する予定である。

Transl. Med. 2011; Asanuma D, et al., Nat. Commun. 2015)。

以上のように有機小分子ベースの光駆動性プローブ

このような迅速酵素活性ライブイメージングは世界初

は，生物学領域研究においては全く新たな生理活性物質の成果であり，外科手術新鮮臨床検体へと適用することの可視化を実現する画期的な研究ツールとして，医療領で，患者個々のがん部位が持つ特徴的な酵素活性の可視域においては外科・内視鏡手術における精確な外科的治化解析を遂行可能である。そこで多くの外科医と共同研

療や高選択的光線力学療法を実現させるものであり，今究を開始し，例えばヒト乳がんの GGT 活性は高く，gGlu-

後のさらなる発展が大いに期待される。

276

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

４．体内環境の維持機構における上皮膜輸送の多角的・総合的理解2018 年 9 月 6 日－9 月 7 日
代表・世話人：林久由（静岡県立大学）

所内対応者：古瀬幹夫（生理学研究所）（１）尿酸排出トランスポーターABCG2 による血清尿酸値制御
高田龍平（東京大学）（２）新規多機能性有機溶質トランスポーターMFOST の機能解析
安西尚彦（千葉大学）（３）腸管上皮における異物排出トランスポーターの食物質による制御
薩秀夫（前橋工科大学）（４）薬剤性血小板減少症の病態生理についての電気生理学的検討
風間逸郎（宮城大学）（５）薬物の腸管吸収過程における粘液層の寄与とその分子メカニズムについて
岸本久直（東京薬科大学）（６）食事性リンが腸管上皮細胞と腸内環境に及ぼす影響
織田奈央子（徳島大学）（７）消化管における亜鉛吸収調節機構
神戸大朋（京都大学）（８）上皮幹細胞スフェロイド培養の基礎と応用
三好弘之（京都大学）（９）日本人 CF 患者から同定された変異型 CFTR の特性解析
中尾香菜子（国際医療福祉大学）（10）ユビキチンリガーゼによる塩素イオンチャネル CFTR の形質膜品質管理機構
沖米田司（関西学院大学）（11）上皮型ナトリウムチャネル（ENaC）の細胞内 trafficking 制御における protease および protein tyrosine kinase(PTK)の関与。
丸中良典（京都工場保健会）（12）生体膜マイクロチップを利用した膜輸送の高感度解析
渡邉力也（東京大学）（13）CARS 顕微鏡を用いた経上皮膜水拡散現象の研究
相馬義郎（国際医療福祉大学）（14）細胞内 HCO3-/CO2 緩衝系のコンピュータ・シミュレーション山口

誠（名古屋大学）（15）上皮バリアと上皮極性形成における密着結合の役割
大谷哲久（生理学研究所）（16）マウス腸管における三細胞タイト結合タンパク質アンギュリン 1 の役割の検討
杉岡汐里（静岡県立大学）（17）TRPV6 遺伝子変異による母子間カルシウム輸送障害に起因した新生児期副甲状腺機能亢進症の発症
鈴木喜郎（生理学研究所）

277

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（18）遺伝性低マグネシウム血症におけるクローディン-16 の異常局在に対するプリマキンの効果
五十里彰（岐阜薬科大学）（19）TMEM16F のチャネルゲーティングによるリン脂質輸送の制御
清水貴浩（富山大学）（20）嗜好性塩味と忌避性塩味の脳内コーディング様式
杉田誠（広島大学）【参加者名】
久由（静岡県立大学），安西尚彦（千葉大学），風秀夫（前橋工科大学），Wendy Hempstock（静岡県立大

間逸郎（宮城大学），渡邉力也（東京大学），丸中良典

学），杉岡汐里（静岡県立大学），野村奈央（名古屋大（京都工場保健会），丸中理恵（京都府立医科大学），学），谷口いつか（名古屋大学），Liu Libin（名古屋大神戸大朋（京都大学），高田龍平（東京大学），織田奈学），杉田央子（徳島大学），竹谷山口

林豊（徳島大学），石黒洋（名誠（広島大学），樋口万佑子（名古屋大学），

誠（名古屋大学），中村千紗都（静岡県立大学），

古屋大学），石塚典子（静岡県立大学），酒井秀紀（富桑原裕子（京都府立医科大学），桑原厚和（立命館大学），

山大学），清水貴浩（富山大学），五十里彰（岐阜薬北村健一郎（山梨大学），福安智哉（名古屋大学），伊科大学），三好弘之（京都大学），鈴木喜郎（生理学研

久美直毅（静岡県立大学），古瀬幹夫（生理学研究所），究所），岸本久直（東京薬科大学），宮崎歌織（東京薬泉科大学），中尾香菜子（国際医療福祉大学），相馬義郎

菅原太一（生理学研究所）

裕士（生理学研究所），大谷哲久（生理学研究所），（国際医療福祉大学），沖米田司（関西学院大学），薩【概要】
上皮膜の体内環境維持機構を，総合的に理解するためることを目的とした。昨年度の参加者に加え，今年度，の新たなストラテジーの構築のためには，多角的視点に新たに参加していただいた多くの研究者により，最新のよる，異なる科学分野を包摂した，総合的な取り組みが研究成果を発表していただいた。これらの発表は，良い重要である。これら上皮膜に関する研究者は，生理学分刺激となり，活発な討論が行われた。また，昨年度より

野のみならず，薬学，栄養学，工学，理学ななどに属し，多くの大学院生の参加もあり，懇親会では大学院生と研異なる科学分野で，異なる視点から研究を行なっている。

究者との直接的な交流の場を与えることができた。これ

本研究会では，上皮膜輸送に関する研究を行なっているらのことは，本研究会が当初目指した上皮膜輸送の統合

バックグラウンドの異なる研究者を招聘し，発表してい的な理解に向けた研究の次への進歩に繋がる新たなス

ただき，これら研究者間の新たな交流の場を設け，上皮トラテジーを考案するために一定の役割を果たすこと

膜輸送の統合的な理解に向けたストラテジーを考案すができたと考えられる。

（1）尿酸排出トランスポーターABCG2 による血清尿酸値制御
高田龍平，豊田優，山梨義英，山本武人，鈴木洋史（東京大学 医学部附属病院 薬剤部）

痛風や尿路結石の病態発症に深く関わるとともに，動まず，新規尿酸トランスポーターとして ABCG2/BCRP

脈硬化症，腎疾患やパーキンソン病などとの関連性にもを見出し，ABCG2 が ATP 依存的に尿酸を細胞外に排出

注目が集まっている尿酸について，トランスポーターにすることを in vitro 実験により示しました。また，日本人

よる全身動態制御を中心に，私達はさまざまな研究を行に高頻度に見られる ABCG2 遺伝子の機能半減型またはってきました。

機能欠損型遺伝子多型を持つヒトは血清尿酸値が高値

278生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

であること，両多型の組み合わせにより見積もられる解析により示しました。これらの結果から，ABCG2 の機

ABCG2 機能が低いヒトほど痛風発症リスクが高いこと

能低下により生じる“腎外排泄低下型”高尿酸血症といを，ヒト血液検体を用いた解析により見出しました。

う，新たな高尿酸血症の病態分類を提案することができ

さらに，ABCG2 が消化管から糞中への尿酸排出を担ました。本講演においては，個別化医療や予防医学へのうこと，ABCG2 の機能低下による高尿酸血症が消化管応用が期待されているこれら一連の研究成果について，への尿酸排泄の低下によることを，Abcg2 ノックアウト

薬物治療や尿毒素輸送，慢性腎不全との関連性 4)など，

マウスを用いた in vivo 実験および臨床サンプルを用いた最新の知見を交えて紹介する予定です。

（2）Functional Characterization of a novel Multi-Functional Organic Solute Transporter (MFOST)
Naohiko Anzai1,2，Promsuk Jutabha2，Motoshi Ouchi2（1Department of Pharmacology, Chiba University Graduate School of Medicine，
2Department of Pharmacology and Toxicology, Dokkyo Medical University School of Medicine）

An orphan transporter of the 16th solute carrier family

showed its high expression in renal proximal convoluted tubule(SLC16) member, named monocarboxylate transporter 9

and collecting duct. Xenopus oocyte expressing MCT9(MCT9), has amino acid sequence only 30-35% identity to its

demonstrated the [14C] urate transport in Na+-, Cl-- and voltage-family members and distinguishes from MCT1 to 4. MCT9 has

independent manner and the [14C] β-hydroxybutyrate transport

been suggested to be involved in the onset of hyperuricemia orin Na+-and Cl-- dependent manner. MCT9-mediated β-gout by genome-wide association studies (GWAS). Sincehydroxybutyrate transport was inhibited by several organic

experimental data about MCT9 function has not been reported

anionic drugs while MCT9-mediated urate transport was not.

yet except carnitine efflux, we tried to clarify its physiologicalThus, since MCT9 mediates the transport of carnitine, urate as

roles. The quantitative RT-PCR (qRT-PCR) against humanwell as β-hydroxybutyrate differently, we have to call this clone

tissue cDNAs revealed that the mRNA expression of MCT9 isMulti-Functional Organic Solute Transporter (MFOST).

quite higher in kidney than other tissues. In situ hybridization（3）腸管上皮における異物排出トランスポーターの食物質による制御
薩秀夫（前橋工科大学生物工学科）

腸管の最前線に位置する腸管上皮細胞は，栄養素をは解毒排出酵素である異物排出トランスポーターによっじめとする食品成分の吸収といった重要な機能を担うて細胞外に排出する，といった一連の解毒排出システム

一方で，食品中に混入する外来異物・有害物質などの侵である。演者らは食品成分によって腸管上皮バリアー機入を防ぐバリアーの機能を有している。腸管上皮バリア能を増強し生体防御能を高めることを目的として，特にーは，タイトジャンクションを介した単層構造による物

第Ⅲ相である異物排出トランスポーターに注目して研理的バリアーや腸管免疫系に加え，解毒排出系を介した究を進めた。その結果，いくつかの食品成分が異物排出

生物的バリアーが知られる。これは，腸管上皮細胞内にトランスポーターを活性化することを見出した。本研究侵入した環境汚染物質・発がん物質など脂溶性の高い生

会では，食品成分が腸管上皮における異物排出トランス

体異物を第Ⅰ相解毒排出酵素によって酸化・還元し，さポーターの発現・活性を，特に核内受容体など転写因子

らに第Ⅱ相解毒排出酵素によって抱合化した後，第Ⅲ相を介して制御する例について報告する。

279

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（4）薬剤性血小板減少症の病態生理についての電気生理学的検討
風間逸郎（宮城大学 看護学群）

アレルギー反応の際に肥満細胞がヒスタミンなどをも，電気的細胞膜容量測定法による解析が可能である。

放出する過程(エキソサイトーシス)は，電気的細胞膜容

そこでわれわれは，ラット骨髄由来巨核球に対し，本電量（membrane capacitance; Cm）の継時的な増加として検

気生理学的手法を用いることにより，これまで免疫学的出できる。われわれはこれまで，ラット腹膜由来肥満細な破壊機序により血小板減少をきたすとされてきた，非胞に対し，本電気生理学的手法を用いることにより，抗ステロイド性抗炎症薬や抗精神病薬（サリチル酸,

アレルギー薬などが有する“肥満細胞安定化作用”につChlorpromazine）が，巨核球での血小板産生過程そのもの

いて明らかにしてきた。

を抑制することによっても，薬剤性の血小板減少症を引き起こすメカニズムを明らかにした。

肥満細胞と同様，骨髄巨核球における血小板産生過程（5）薬物の腸管吸収過程における粘液層の寄与とその分子メカニズムについて
岸本久直，井上勝央（東京薬科大学 薬物動態制御学教室）
薬物の腸管吸収性は，分子サイズや脂溶性，pKa，電荷である mucin が知られており，現在，約 20 種類ほどが同などの薬物固有の物理化学的要因に加え，腸管粘膜近傍

定されている。しかし，様々な分子種がヒト腸管においに存在する水溶性の粘液層や，上皮細胞膜に局在する排て発現していることが知られているにも関わらず，薬物

出型トランスポーターなどの生理学的要因によって制吸収と mucin との関連性について分子レベルで検討した御されている。なかでも粘液層は腸管上皮細胞の管腔側

報告は無く，その寄与率は未だ明らかにされていない。

表面を覆う水溶性粘液多糖からなり，腸管上皮近傍におそこで本研究では，mucin 分子の中でも上部消化管にいて非攪拌水層を形成し，薬物吸収時の障壁となること

高発現しており，巨大な細胞外ドメインを有しているが古くから指摘されてきた。医薬品化合物の多くが脂溶

MUC1 に着目した。薬物の吸収過程に対する MUC1 の機性であることを考慮すると，ヒト腸管での薬物の吸収挙能を明らかにすることを目的として検討した結果，薬物動を高精度に予測するためには，粘液層の生理学的性質の膜透過性に対して MUC1 が重要な制御因子となる可と薬物吸収との関係性について理解を深める必要があ

能性を示唆する知見が得られたため，その内容について

る。

報告する。

粘液層の主要な構成成分としてムコ多糖タンパク質（6）食事性リンが腸管上皮細胞及び腸内環境に及ぼす影響
織田奈央子 1，杉原康平 1，池田美萌 1，亀井優輝 1，吉本亜由美 2，上番増喬 2，増田真志 1，奥村仙示 1，竹谷 豊 1（1 徳島大学大学院医歯薬学研究部 臨床食管理学分野，2 徳島大学大学院医歯薬学研究部 予防環境栄養学分野）【目的】我々はこれまでに，食事からのリン過剰摂取が内細菌叢の変化に着目し検討を行った。

デキストラン硫酸ナトリウム（DSS）誘発性の大腸炎モ【方法】5 週齢雄性 C57BL/6J マウスにリン濃度を 0.4 %にデル動物の病態を悪化させることを見出した。本研究で調整したコントロール食（CP 群）と，1.2 %に調整した高は，リン過剰摂取が大腸炎を悪化させる機序として，腸リン食（HP 群）をペアフィーディングで投与した。試験280

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

食投与 8 週後，糞便を回収し DNA 抽出を行い，16S rRNA

Chao1，PD whole tree，observed OTU を検討した結果，HPの V3 - V4 領域を PCR で増幅後，MiSeq 次世代シークエ群で多様性が低下することが示された。さらに，HP 群でンサー（NGS）を用いて腸内細菌叢の解析を行った。

は大腸組織におけるタイトジャンクション構成タンパク【結果】試験食投与 8 週後，血中リン濃度は 2 群間で有意質である occludin の mRNA 発現の有意な低下，ZO-1，

差はみられなかったが，尿中リン排泄量は HP 群で有意にclaudin1 の発現低下の傾向がみられた。

上昇した。NGS 解析の結果を基に主成分分析およびクラ【結論】本研究により，高リン食は腸内細菌叢の組成を変スター解析を行うと，CP 群と HP 群では腸内細菌叢の組化させ多様性を低下させること，また腸管上皮細胞におけ成が大きく変化することが示された。線形判別分析の結果

るタイトジャンクションにも影響を及ぼす可能性が示唆では，HP 群で Erysipelotrichaceae 科細菌の増加，Clostridia

された。

科細菌の減少が確認された。また，α 多様性の指標である（7）消化管における亜鉛吸収調節機構
神戸大朋（京都大学大学院生命科学研究科）
消化管上皮細胞において，食事由来の亜鉛の取り込み発現制御に関しては，これまで，亜鉛濃度に応じた転写に必須の役割を果たす亜鉛トランスポーターとしてレベルでの制御が中心であると考えられていたが，我々ZIP4 と ZNT1 が知られる。ZIP4 は上皮細胞アピカル膜

は ZNT1 がタンパク質レベルにおいてもダイナミックなから細胞内に亜鉛を取り込み，バソラテラル膜に局在す制御を受けていることを突き止めた。ZNT1 は，ZIP4 とる ZNT1 が血液中へ亜鉛を放出する。ZIP4 の発現は，亜は逆に亜鉛欠乏下では膜表面からエンドサイトーシス

鉛欠乏時にのみ上皮細胞アピカル膜での発現が増加すされて細胞内に取り込まれ，分解を受けるが，余剰の亜るようタンパク質レベルで厳密に制御されており，亜鉛鉛の存在下では，細胞膜への局在が促進される。この濃度が上昇すると速やかにエンドサイトーシスされてZIP4 と ZNT1 の亜鉛依存的な発現制御が，消化管からの細胞内に取り込まれ，分解される。さらに，著しい亜鉛

亜鉛吸収量の調節に重要であると考えられる。本発表で欠乏状態に陥ると，ZIP4 の細胞外領域が切断除去（プロは，ZIP4 や ZNT1 の亜鉛レベルに応じた発現制御についセシング）され，残った膜貫通領域部分は，再びアピカての解析結果について紹介し，その意義について議論しル膜に蓄積するという現象が観察される。一方，ZNT1 のたい。

（8）消上皮幹細胞スフェロイド培養の基礎と応用
三好弘之（京都大学産官学連携本部）

ーを導入して L-WRN 細胞を樹立した。

近年，内胚葉由来組織から分離した上皮細胞をマトリゲル中で立体培養するオルガノイド培養が広く普及し，

L-WRN 細胞の培養上清には，これらの 3 因子が活性正常上皮細胞の機能を in vitro で研究できるようになっの高い状態で含まれており，50% L-WRN 培養上清で培た。しかし，上皮幹細胞の自己複製に必須である Wnt，

養した上皮細胞はマトリゲル中で幹細胞の割合が高い

R-spondin，Noggin の精製された組換えタンパクは，大変「スフェロイド」を形成する。培養液は比較的安価（約高価であるにもかかわらず活性が不十分であった。私達

3 万円/L）であり，幹細胞スフェロイドは一般的な細胞はより効率の良い培養法を開発するため，Wnt3a を発現培養と同様の操作で継代・保存することができる。また，する L-Wnt3a 細胞に R-spondin 3 と Noggin の発現ベクタ

レンチウイルスによる遺伝子導入も容易である。

281

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

組織固有の機能を調べるためには幹細胞を適切に分細胞は吸収上皮細胞へ分化する。この単層培養系は腸管化させる必要がある。例えば，トリプシン処理した腸上での物質輸送を忠実に再現する優れたモデルである。本

皮幹細胞スフェロイドをトランスウェル上に高密度で発表では本培養法の様々な活用法について議論したい。

播種し，5% L-WRN 培養上清で培養することにより，幹（9）日本人 CF 患者から同定された変異型 CFTR の特性解析
中尾香菜子 1，中莖みゆき 2，石黒洋 2，相馬義郎 1（1 国際医療福祉大学･薬学部薬学科･分子病態治療学分野，2 名古屋大学･大学院医学系研究科･健康栄養医学）

嚢胞性繊維症（Cystic fibrosis, CF）は，CFTR を原因遺模欠損体 CFTR-Δ（G970-T1122）は，世界的な CFTR 変伝子とする常染色体劣性遺伝性疾患で，欧米人に最も多い

異データベースに登録はされているが，これまで日本人遺伝病である。一方でアジア人種には，極めて稀な疾患で含めたアジア人でのみ検出されているアジア人特異的あり，日本における頻度は，出生 60 万人に 1 人程度であな変異である。さらにこの変異は，日本人 CF 患者でかる。しかしながら，日本人 CF 患者では，欧米人で頻度のなりの高頻度で検出されており（CFTR 遺伝子解析 46 例

高い病因性の CFTR 変異（e.g. ΔF508）は検出されず，デ中 12 例），ホモ接合体の患者も存在する。

ータベースに未登録あるいは欧米人では稀な変異が検出

本研究会では，国内 CF 患者から同定されたアミノ酸

されている。欧米人とは異なった変異の様相を示すことか置換を伴う CFTR 遺伝子変異に着目し，それらが CFTRら，日本人はじめアジア圏に特化した CFTR 研究は喫緊

タンパク質の発現，局在，機能に与える影響を in vitro のの課題である。

実験系で検証した結果について報告する。

興味深いことに，日本人型 CFTR 変異の中でも，大規（10）ユビキチンリガーゼによる塩素イオンチャネル CFTR の形質膜品質管理機構
沖米田司，酒井了平，小野裕司，中島千雅子，福田亮介（関西学院大学 理工学部 生命医化学科）
CFTR は上皮細胞のアピカル膜に発現する塩素イオン

F508-CFTR の形質膜不安定化に関与する分子シャペロン

チャネルであり，その遺伝子変異は白色人種で頻度が高い

介在性ユビキチンリガーゼ CHIP（Okiyoneda T et al, Science

嚢胞性線維症（Cystic Fibrosis, CF）の原因となる。最も多2010）とシャペロン非依存的に機能するユビキチンリガー

い CFTR 変異体F508-CFTR は塩素イオンチャネル機能を

ゼ RFFL を同定した（Okiyoneda T et al, Dev Cell 2018）。特有するが，フォールディング異常により小胞体でユビキチに，RFFL は構造異常を持つ CFTR を直接認識し，K63 連結

ン化を受け，プロテアソーム分解を受ける。その結果，型ポリユビキチン化を促進することで，F508-CFTR のエF508-CFTR は形質膜にほとんど発現せず，CFTR 機能欠

ンドサイトーシス及びリソソーム分解を促進する。
RFFL ノ損により CF を引き起こす。近年，F508-CFTR の形質膜

ックダウンはF508-CFTR の形質膜安定性を改善し，CF 治

発現を促進する CF 治療薬（Orkambi）が上市されたが，療薬による形質膜F508-CFTR のチャネル機能を改善した。

その有効性は非常に低い。その一因はF508-CFTR の形質

RFFL ノックアウトマウスは健常であることから，RFFL 阻

膜不安定性であるため，CF 治療薬の有効性改善には

害薬は CF 治療薬の有効性を高める CFTR stabilizer になるF508-CFTR の形質膜不安定性を改善する CFTR stabilizer

可能性がある。現在，我々は CFTR-RFFL 相互作用を簡便が必要である。

に定量する評価系の確立を行っており，今後，CFTR-RFFL

我々は網羅的 siRNA 表現型スクリーニングにより，相互作用阻害薬を探索する予定である。

282

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（11）上皮型ナトリウムチャネル（ENaC）の細胞内 trafficking 制御における protease および protein
tyrosine kinase (PTK) の関与
丸中良典 1,2,3，丸中理恵 3（1 一般財団法人 京都工場保健会 臨床生理学研究所，
2 立命館大学

創薬科学研究センター， 3 京都府立医大 院 医細胞生理学）

血液量制御の重要因子である腎集合管上皮細胞管腔進された。細胞外に投与した protease 阻害剤により，KI

側膜上 ENaC 発現数は細胞内 trafficking 速度依存的に調および KR が低下したが，EE あるいは RD は変化しなか

節されている。本研究においては，ENaC の trafficking 速った。一方，PTK 阻害剤により，KI および KR は低下し，度定数の protease および PTK 依存性を検証した。

KD は増大したが，RE は変化しなかった。これらの結果よ４つの細胞内存在部位の ENaC 数を連立微分方程式にり，ENaC のリサイクルは protease および PTK 依存的にて表し，Cardano の式を用いて一般解を得た後，腎集合上昇し，その結果 ENaC の管腔側膜滞在総時間ならびに管上皮 A6 細胞での短絡 Na+電流値に対してこの一般解

タンパク寿命の protease および PTK 依存的に増大していをフィットさせ，trafficking の速度定数（Insertion rate (KI);ることが明らかとなった。また，ENaC の degradation はEndocytotic rate (KE); Recycling rate (KR); Degradation rate

PTK 依存的に抑制されているが，１回あたりの管腔側膜(KD)）を決定した。

滞在時間は protease および PTK 非依存的であることも判

低浸透圧刺激により ENaC の管腔側膜上への移動が促明した。

（12）生体膜マイクロチップを利用した膜輸送の高感度解析
渡邉力也（東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻）

マイクロチップを利用したバイオ分析は，従来の生化る脂好性の生体分子への汎用性の拡張は必要不可欠で学計測の感度や効率を大幅に高めるだけでなく，digitalあると考えられている。この背景をうけ，近年，私たち

PCR，次世代 DNA シークエンサーに代表される革新的は，生体膜が高度に集積化されたマイクロチップを開発

な分析装置へと応用発展している。元来，マイクロチッ

し，イオンや脂質などの膜輸送を高感度に検出する技術

プによる生化学分析は，取り扱いのしやすさから，主と基盤を確立した。本演題では，マイクロチップの最新のして水溶性の生体分子を標的としてきたが，生理的およ開発動向を交えながら，それらが実現する膜輸送研究のび薬理的な重要性を考えると，膜タンパク質に代表され近未来像を呈示したいと考えている。

（13）CARS 顕微鏡を用いた経上皮膜水拡散現象の研究
相馬義郎（慶應義塾大学・医/先導研究センター，国際医療福祉大学・薬）Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) は，非線振動数に強く依存するため，O-H 結合の固有振動数に合形ラマン散乱の一種で，試料に対して，その差分が試料わせる（O-H モード）と水分子からの CARS 光の放出がのラマン活性振動数 ωR に等しい振動数を持つ 2 種類の観察される。しかしながら，重水 D2O では O-D 結合の極短パルスレーザー光を入射すると，試料分子との相互固有振動数が，O-H 結合のそれとは異なるため CARS 光

作用によってコヒーレントな CARS 光が放出される現象

は発生しない。

である。各物質の ωR は，その物質が持つ共有結合の固有上皮由来細胞を BD マトリゲル中で培養して形成させ283

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

た１層の細胞で構成された嚢胞を，O-H モードで撮影し非対称に二重灌流することにより，経上皮的水拡散現象

ながら，H2O で作られた灌流液と D2O で作られた同組成を定常的な状態で捉えることも可能である。これらの水の灌流液を高速に切り替えることにより，嚢胞上皮の経拡散の可視化データから，コンピュータシミュレーショ

上皮的な水の拡散現象がリアルタイムに可視化できる。

ンを用いて，水の経上皮拡散動態の定量的理解を進めてさらに，膵導管などの管腔組織の内外を H2O と D2O でいる。本研究会では，最近の研究成果について報告する。

（14）細胞内の HCO3-/CO2 緩衝系のコンピュータ・シミュレーション
山口

誠 1，Steward Martin2，山本明子 1，石黒洋1

（1 名古屋大学健康栄養医学，2 マンチェスター大学ライフサイエンス）

HCO3-/CO2 緩衝系は細胞内で生じる主な緩衝系の一つ

細胞内を CO2 非存在下において，carbon anhydorase (CA)である。本研究では，MATLAB/Simulink で作成した膵導

非存在下における緩衝速度および緩衝速度を x 10-104 に管上皮細胞のイオン輸送の数理モデルを用いて，CO2 存在したときの pHc 変化をシミュレーションした。
また，
HCO3-

下/非存在下（HEPES 緩衝液中）で生じる細胞内 pH（pHc）/CO2 緩衝系反応速度を CA 非存在下の 100 倍に設定し，変化を解析した。HCO3-/CO2 緩衝系のみで構成された数理

細胞膜 CO2 透過性を 0.25 から 2 倍し，同条件においてのモデルを作成し，その際，CO2⇔H2CO3 および H2CO3⇔

pHc 変化をシミュレーションした。

HCO3-の反応の平衡定数(pKa = 2.3, 3.8)を設定した。その結本シミュレーションによって CA 存在下での HCO3-/CO2

果，net での HCO3-/CO2 緩衝の pKa は 6.1 となり実験値と緩衝系における pHc への影響を解析することができた。

同等になった。

（15）上皮バリアと上皮極性形成における密着結合の役割
大谷哲久（生理学研究所・細胞構造研究部門）
密着結合（Tight Junctions: TJ）は上皮バリアと傍細胞が近接する様子が認められた。また，ZO-1/2 を欠損する輸送の制御に中心的な役割を果たすことが知られていと上皮バリアが完全に破綻したのに対し，Claudin ファミ

る。また，TJ は上皮細胞の細胞膜を頂端部側と側基底部

リー分子群を欠損すると電解質に対するバリア機能は側に区画化して上皮極性を維持する役割があると考え完全に破綻したが，より大きな分子の拡散は分子量依存られてきたが，TJ の上皮極性における役割についてはこ的にある程度制限された。さらに，ZO-1/2 を欠損するとれまで相反する見解が呈されており，現在に至るまでそ上皮極性が破綻したのに対し，Claudin ファミリー分子群の役割は確立していない。我々は，上皮極性における TJを欠損しても上皮極性に異常は認められなかった。これの役割を解明するために，裏打ちタンパク質である ZO-

らの結果から，①TJ のストランド構造は電解質の拡散障1/2，および膜タンパク質である Claudin ファミリー分子壁には必須であるものの，より大きな分子の拡散は細胞群を欠損する上皮細胞を作成した。これらの細胞では TJ

膜同士の近接により一定程度妨げられること，②ZO-1/2のストランド構造が欠損したが，ZO-1/2 を欠損すると細は TJ のストランド構造の形成とは独立に上皮極性を制胞間隙が大きく広がったのに対し，Claudin ファミリー分御すること，が明らかとなった。

子群を欠損した細胞においては隣接細胞同士の細胞膜284

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（16）マウス腸管における三細胞タイト結合タンパク質アンギュリン 1 の役割の検討
杉岡汐里 1，中山美智子 1，石塚典子 1，古瀬幹夫 2，林久由 1（1 静岡県大・大学院・薬食・生理，2 生理研・細胞構造）

腸管上皮は外界からの選択的な栄養素吸収機能と同時は腸管特異的 Ang-1 欠損(Ang-1 cKO)マウスを用い，消化に，異物の侵入を防ぐバリア機能が必要である。上皮膜の管における Ang-1 の役割を解明することを目的とした。

バリア機能はタイト結合で担われており，クローディンがユッシングチャンバー法を用い，経上皮のイオンおよびマジッパーのように二枚の細胞膜を繋いで細胞間隙を閉じ

ンニトールの透過性を測定した。Ang-1 cKO マウスでは，ている。しかし，三枚の細胞膜が接する三細胞結合部では，

マンニトールの透過性の増大は観察されなかった。しかし，特殊な三細胞タイト結合が必要である。近年，この三細胞細胞間隙の Na+の選択的透過性の低下が観察された。更に，

タイト結合部に局在するタンパク質として Angulin-1/LSR

Ang-1 cKO マウスでは，Na+依存性栄養素吸収活性が抑制（Ang-1）が同定された。培養上皮細胞で Ang-1 をノックされていた。以上より，三細胞結合部に発現している Ang-

ダウンすると経上皮の電気抵抗が低下し，Ang-1 はバリア

1 は，二細胞タイト結合部のイオン透過性ならびに経細胞機能に関与することが示されている。しかし，Ang-1 が腸性の Na+依存性栄養素輸送を間接的に調節している可能管バリア機能に関与するかは検討されていない。本研究で性が示唆された。

（17）TRPV6 遺伝子変異による母子間カルシウム輸送障害に起因した新生児期副甲状腺機能亢進症の発症
鈴木喜郎 1,2，デイヴィッド・チタヤト 3，澤田浩武 4，西村

玄 5，富永真琴 1,2（1 生理学研究所・細胞生理，2 総研大・生理科学，3 トロント大学病院，4 宮崎大学医学部，5 埼玉医科大学病院）
TRPV6 は非常に高いカルシウム(Ca2+)選択性を持つ膜への局在，２）チャネルタンパク質の安定性，３）細Ca2+

胞内 Ca2+依存性チャネル不活性化，に関与する少なくと輸送に関与し，体全体の Ca2+恒常性維持に重要と考えらも３つのタイプの変異が存在することが明らかになっれている。私達は KO マウスの解析によって，TRPV6 がた。また，これらミスセンス変異以外にもスプライシン

胎盤において胎仔の骨形成のための母子間 Ca2+輸送を担グ異常を伴うイントロン変異も同定された。以上のこと

うことを報告してきた。今回私達は，骨石灰化不全を伴から TRPV6 は胎児の骨石灰化のための胎盤 Ca2+輸送をう新生児期副甲状腺機能亢進症の患者において TRPV6担い，その生理機能はマウスからヒトに至るまで保存さ遺伝子に変異を見出した。見出された変異の多くは複合れていることが示唆された。骨石灰化不全を伴う新生児

ヘテロ接合という遺伝形態を取っていた。遺伝子変異の期副甲状腺機能亢進症は TRPV6 遺伝子の変異により生生理的意義をパッチクランプ法，細胞内 Ca2+イメージン

じる遺伝性疾患であることが明らかになった。

TRP チャネルであり，小腸などの輸送上皮においてグおよびビオチン化実験により解析した結果，１）細胞285

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（18）遺伝性低マグネシウム血症におけるクローディン-16 の異常局在に対するプリマキンの効果
五十里彰（岐阜薬科大学 薬学部 生化学研究室）

生体内のマグネシウム濃度は，腎臓のヘンレ上行脚に細胞に発現させたところ，細胞内でエンドソームマーカ

発現するクローディン-16（CLDN16）によって厳密に調ーの Rab7 と共局在した。エンドサイトーシス阻害剤の節される。CLDN16 は 4 回膜貫通型のタンパク質で，タ処理により，TJ における D97S の分布量が増加したため，

イトジャンクション（TJ）に分布し，カチオン透過性の細胞膜上での D97S の安定性が低下していることが示唆

ポアを形成する。家族性低マグネシウム血症患者でされた。プリマキン処理により，TJ における D97S の分

CLDN16 の遺伝子変異が数十種類同定され，大部分の変布量が増加し，上皮膜間マグネシウム透過性が亢進した。

異タンパク質が細胞内に異常局在することが報告されしかし，細胞膜や細胞内に変異がある G198D，S235P，た。しかし，CLDN16 の異常局在を改善する薬剤は未開Y277X では，異常局在が改善しなかった。以上より，細発である。本研究では，マラリア治療薬のプリマキンを

胞外ループに変異を有する遺伝性低マグネシウム血症

用いて，CLDN16 変異体の細胞局在と機能に対する効果

患者の治療にプリマキンが有用であると考えられる。

を検討した。細胞外ループに変異がある D97S を MDCK（19）TMEM16F のチャネルゲーティングによるリン脂質輸送の制御
清水貴浩，鍋島彰太，小澤茂喜，藤井拓人，酒井秀紀（富山大学大学院医学薬学研究部（薬学）・薬物生理学）
Transmembrane protein 16F (TMEM16F)は，これまでに

イトメトリー法を用いて検討した。その結果，subunit

細胞内遊離 Ca2+濃度（[Ca2+]i）に依存して細胞膜リン脂

cavity 内の電荷を持ったアミノ酸残基が TMEM16F の両質の非対称性を崩壊するスクランブラーゼとしてだけ機能に必要不可欠であることが明らかとなった。また

でなく，[Ca2+]i 上昇により活性化する Cl-チャネル（CaCC）

CaCC のテール電流解析により，スクランブラーゼ活性として機能することが知られている。本研究では，ヒトが亢進する TMEM16F 変異体はチャネル開閉の頻度が高

TMEM16F の野生型および各種変異体における CaCC 機

いと考えられた。したがって，TMEM16F を介したイオ

能およびスクランブラーゼ機能がどのように制御されン/リン脂質輸送は subunit cavity を介して生じること，まているのかについて，それぞれホールセルパッチクラン

た TMEM16F のチャネルゲーティングによる構造変化がプ法および annexin V-phycoerythin(PE)を用いたフローサ

リン脂質転移を制御している可能性が示唆された。

（20）嗜好性塩味と忌避性塩味の脳内コーディング様式
山本州代，杉田誠（広島大学大学院医歯薬保健学研究科・口腔生理学研究室）

低濃度 Na+による口腔内味刺激は上皮性 Na+チャネル

好性塩味・忌避性塩味のコーディング様式を苦味と対比（ENaC）を発現する味細胞で受容され，嗜好性行動を生することにより探究した。苦味受容味細胞に経ニューロじさせる。一方，高濃度 Na+による味刺激は，苦味受容ン性トレーサー（WGA-DsRed）を発現するマウスを用い，味細胞および酸味受容味細胞を活性化し，忌避性行動を

WGA-DsRed を受け取る苦味経路ニューロンを可視化し，生じさせることが報告された。本研究では，脳内での嗜それらのニューロンが苦味情報以外に低濃度塩味もし286

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

くは高濃度塩味情報も伝導するかを，各種味刺激後の最標識ニューロンの一部は，延髄孤束核ですでに統合され初期遺伝子 c-fos の発現誘導を指標に解析した。延髄孤た低濃度塩味情報を受け取ることが示唆された。橋結合

束核と橋結合腕傍核 medial 側において，WGA-DsRed 標

腕傍核 external lateral 側において WGA-DsRed 標識ニュ

識ニューロン中で c-fos を発現誘導するニューロンの割

ーロン中で c-fos を発現誘導するニューロンの割合は苦合は低濃度塩味刺激時と苦味刺激時で同程度に観察さ味，低濃度塩味および高濃度塩味刺激時でともに近い値

れ，高濃度塩味刺激時の割合は少なかった。苦味情報をを示し，高濃度塩味情報は本ニューロンで統合される可受け取り処理する橋結合腕傍核 medial 側の WGA-DsRed

能性が考えられた。

287

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

５．神経発達・再生研究会
2018 年 10 月 17 日－10 月 18 日
代表・世話人：澤本和延（名古屋市立大学）
所内対応者：古瀬幹夫（生理学研究所）（１）神経幹細胞制御による脳形態形成の改変
大塚俊之（京都大学）（２）フェレットを用いた大脳皮質形成機構の解析
河崎洋志（金沢大学）（３）Tsukushi を介した神経幹細胞ニッチ制御と水頭症の連関太田訓正（熊本大学）（４）転写因子 ND1 によるミクログリアからニューロンへの直接分化転換メカニズムの解明
中島欽一（九州大学）（５）シュワン細胞に内包された神経分化能とその可塑性
榎本秀樹（神戸大学）（６）幹細胞システムを用いた神経系の再生医療と病態解析研究
岡野栄之（慶應義塾大学）（７）大脳皮質発生におけるリーリンシグナルの機能
廣田ゆき（慶應義塾大学）（８）脳の発達・再生における新生ニューロンの移動
澤本和延（名古屋市立大学）（９）グリア瘢痕制御による中枢神経の再生岡田誠治（九州大学）（10）特異的切断によるリーリン機能制御機構
荻野ひまり（名古屋市立大学）（11）クラスター型プロトカドヘリンに依存した大脳皮質クローン細胞間の双方向性結合形成は感覚体験により規定される
足澤悦子（大阪大学）（12）代謝型グルタミン酸受容体１型による成熟型シナプス結合パタンの維持
鳴島円（生理学研究所）（13）小児難治性てんかん新規原因遺伝子の病態生理解析
浜田奈々子（愛知県コロニー発達障害研究所）（14）哺乳動物成長円錐の分子基盤をどう理解するか？
五十嵐道弘（新潟大学）（15）小脳回路における軸索束依存的な樹状突起形成メカニズム
藤島和人（京都大学）（16）神経発達を担うアクチン足場蛋白質の選択的スプライシングの時空間制御
生沼泉（兵庫県立大学）（17）内包出血後の集中リハビリ過程にみられる皮質－脳幹路による代償作用
石田章真（名古屋市立大学）（18）創薬スクリーニングシーズと PQQ による ECM リモデリングと神経再生
笹倉寛之（愛知医科大学医学部）

288

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（19）末梢神経損傷におけるヒト iPS 細胞由来運動神経前駆細胞を用いた運動機能再建
丹羽智史（愛知医科大学）（20）神経損傷をスイッチとして働く分子 DINE が関わる神経再生現象
桐生寿美子（名古屋大学）（21）神経回路形成因子 LOTUS による脳内環境制御：神経再生医療技術への展開
竹居光太郎（横浜市立大学）（22）中枢神経障害と神経-生体システム連関
山下俊英（大阪大学）（23）iPS 細胞を用いたパーキンソン病治療高橋淳（京都大学 iPS 細胞研究所）【参加者名】
大塚俊之（京都大学），河崎洋志（金沢大学），太田訓

古屋市立大学），加藤由真（名古屋市立大学），加藤洋

正（熊本大学），中島欽一（九州大学），榎本秀樹（神一（名古屋市立大学），金子奈穂子（名古屋市立大学），

戸大学），岡野栄之（慶應義塾大学），廣田ゆき（慶應川口綾乃（名古屋大学），河下映里（京都薬科大学），

義塾大学），澤本和延（名古屋市立大学），岡田誠治（九川瀬恒哉（名古屋市立大学），喜多泰之（名古屋市立大州大学），荻野ひまり（名古屋市立大学），足澤悦子（大学），熊本奈都子（名古屋市立大学），粂

阪大学），鳴島屋市立大学），高円（生理学研究所），浜田奈々子（愛和彦（名古天翔（名古屋市立大学），河野孝夫

知県コロニー発達障害研究所），五十嵐道弘（新潟大学），（名古屋市立大学），興梠勝成（名古屋市立大学），郡

藤島和人（京都大学），生沼泉（兵庫県立大学），石健二郎（名古屋市立大学），五軒矢桜（名古屋市立大学），

田章真（名古屋市立大学），笹倉寛之（愛知医科大学医小寺知輝（名古屋大学），齋藤加奈子（名古屋大学），学部），丹羽智史（愛知医科大学），桐生寿美子（名古齋藤瑳智子（名古屋市立大学），齋藤志朗（名古屋市立屋大学），竹居光太郎（横浜市立大学），山下俊英（大大学），澤田雅人（名古屋市立大学），重信奉文（名古阪大学），高橋淳（京都大学 iPS 細胞研究所），青山

屋市立大学），嶋田逸誠（名古屋市立大学），鄭且均

峰芳（名古屋市立大学），赤津裕康（名古屋市立大学），（名古屋市立大学），周揚妻正和（生理学研究所），浅田楓（兵庫県立大学），

用祐士（名古屋市立大学），白川茉由（名古屋市立大学），

池野正史（愛知医科大学），石井圭介（名古屋市立大学），

白木幸彦（名古屋市立大学），白根道子（名古屋市立大石黒雅江（名古屋市立大学），伊藤学），神農英雄（名古屋市立大学），鈴木俊章（名古屋

晃（名古屋市立大春雨（名古屋市立大学），上学），伊藤ありさ（名古屋大学），井藤晴香（京都大学大学），鄒

霊長類研究所），稲波千尋（名古屋市立大学），井原敦

科大学），多田敬典（国立長寿医療研究センター），田思（名古屋市立大学），今泉祐治（名古屋市立大学），

中正彦（名古屋市立大学），田畑秀典（愛知県心身障害

井本敬二（生理学研究所），井本健太（名古屋市立大学），

者コロニー発達障害研究所），築地仁美（名古屋市立大岩田英敏（名古屋市立大学），上野裕則（愛知教育大学），学），徳永暁憲（福井大学），冨田

植村明嘉（名古屋市立大学），梅本銀河（名古屋市立大学），鳥内皐暉（名古屋市立大学），中井慎也（名古屋学），榎戸靖（愛知県心身障害者コロニー発達障害研

市立大学），仲井理沙子（京都大学霊長類研究所），中究所），大石久史（名古屋市立大学），大嶋智葉（名古尾洋介（名古屋市立大学），中島徳彦（名古屋市立大学），

屋市立大学），大浜大揮（兵庫県立大学），大森翔太（名中島鼓美（名古屋市立大学），中津海洋一（名古屋市立

古屋市立大学），岡田洋平（愛知医科大学），岡戸晴生大学），永田浩一（愛知県心身障害者コロニー発達障害（東京都医学総合研究所），岡本麻友美（名古屋大学），研究所），成瀬美結（名古屋市立大学），野田万理子（愛荻野晋太郎（名古屋市立大学），荻野 崇（名古屋市立

知県心身障害者コロニー発達障害研究所），橋本真耶佳大学），奥川英介（名古屋市立大学），加古まり（名古（名古屋市立大学），服部光治（名古屋市立大学），服屋市立大学），加瀬義高（慶應義塾大学），加藤美幸（名部祐季（名古屋大学），羽鳥聖七（名古屋市立大学），

289

鶤（名古屋市立大学），武内恒成（愛知医

淳（名古屋市立大生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

濱口文人（名古屋市立大学），原研究会報告

屋市立大学），安川大樹（名古屋大学），

力（名古屋市立大学），山影祐子

飛田秀樹（名古屋市立大学），福富妃菜（名古屋市立大（名古屋市立大学），山岸

学），藤永拓実（名古屋市立大学），古瀬幹夫（生理学翔（名古屋市立大学），山崎久朗（名古屋市立大学），

研究所），古田美穂（愛知教育大学），北條寛典（神戸山下新菜（宮崎大学），山下依子（名古屋市立大学），

薬科大学），松田純（ウエイブフロント㈲），松本真葉 珂（名古屋大学），吉崎嘉一（愛知県心身障害者コ

実（名古屋市立大学），水上智晴（名古屋市立大学），

ロニー発達障害研究所），吉村由美子（生理学研究所），

道川

Mariyam Akter（名古屋市立大学），Md Sadequl Islam（名誠（名古屋市立大学），三本里奈（名古屋市立大覚（浜松医科大学），山口

古屋市立大学）学），宮田卓樹（名古屋大学），宮本啓補（名古屋市立大学），元田善文（名古屋市立大学），安井孝周（名古【概要】
近年の研究により，生後の脳にも幹細胞が存在し，継分野で進められているが，研究分野が細分化しており，続的に新しいニューロンが産生されていることが明ら

異分野交流の機会が十分とは言えない。本研究会では，かになってきた。生後脳において生まれる新生ニューロ

中枢神経系と末梢神経系，生理的な発生・発達と傷害後

ンは，脳の発達や恒常性の維持に必要であり，脳の生理の再生，基本的メカニズムと臨床応用など，別々に進め機能にも関わっている。様々な脳疾患においてニューロ

られている分野の研究者が一堂に会して最新の研究成

ン新生の異常が生じることも報告されている。さらに，

果を発表・議論し，交流を深めるとともに，神経発達・

このようなニューロン新生のメカニズムを操作するこ再生研究における今後の課題や研究の方向性について，とによる再生医療の可能性も期待されている。我が国に情報・意見交換を行った。

おいて，神経発達・再生の研究は，それ以外にも様々な（1）神経幹細胞制御による脳形態形成の改変
大塚俊之（京都大学ウイルス・再生医科学研究所生命システム研究部門増殖制御システム分野）

たらすメカニズムについては，まだ十分に解明されていな哺乳動物の脳（特に大脳新皮質）は進化の過程で表面積を増大させ，滑脳 (lissencephaly) から皺脳 (gyrencephaly)い。

へと形態的に変遷してきた。この進化過程は発生初期にお我々はこれまでに，
ニューロン分化を抑制し神経幹細胞

け る 脳 室 周 囲 帯 (ventricular zone (VZ)) の 神 経幹細 胞を維持する働きを持つ転写因子 Hes の機能解析を進める(apical progenitor; apical radial glial cell (aRGC)) の増加とととともに，マウス発生過程における神経幹細胞の経時的変もに，発生中後期における basal progenitor の増加によって化を解析してきた。その過程で，対称分裂から非対称分裂もたらされた。basal progenitor は inner subventricular zoneへの移行タイミングやニューロン・グリア分化の移行タイ(ISVZ) で増殖する神経前駆細胞 (intermediate progenitor

ミングを制御する数種の因子を明らかにした。また，神経cell (IP)) と，outer subventricular zone (OSVZ) で増殖する

幹細胞/前駆細胞における遺伝子発現を任意に制御可能な

新しいタイプの神経幹細胞 (basal radial glial cell (bRGC))

トランスジェニックマウスの作製により，Hes1 の強制発で構成される。初期の神経幹細胞 (aRGC) の増加には，神現および Shh シグナルの増強を誘導することで，神経幹経幹細胞からのニューロン分化を抑制し，対称分裂（神経細胞の増加と大脳新皮質の表面積の顕著な増大を認める

幹細胞増殖期）から非対称分裂（ニューロン産生期）への個体が得られた。今後更に bRGC の増加とニューロン（特移行タイミングを遅らせるメカニズムが働いていると考に浅層ニューロン）の増加をもたらす因子およびメカニズ

えられるが，初期の神経幹細胞 (aRGC) から中後期の神ムの同定により，哺乳動物の大脳新皮質の進化メカニズム

経幹細胞 (bRGC) への移行と，basal progenitor の増加をもの解明に繋げる研究を進める。

290

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（2）フェレットを用いた大脳皮質形成機構の解析
河崎洋志（金沢大学医学系脳神経医学分野）
ヒトなどの高等哺乳動物の大脳皮質の表面にはシワ

子遺伝学的技術を導入することにより脳回形成機構お（脳回）が存在する。脳回の存在により大脳皮質の表面

よび脳回異常疾患の解析を進めている。フェレットへ子積が増加し，より多くの神経細胞を持つことが可能にな

宮内エレクトロポレーション法を応用することにより，ったと考えられている。また脳回異常疾患である多小脳

フェレット大脳皮質への遺伝子導入を確立した。さらに，回症や滑脳症では重篤な脳機能障害を来すことから，脳CRISPR/Cas9 を組み合わせることにより，フェレット大

回は機能的に重要だと考えられているが，その形成機構

脳皮質での遺伝子ノックアウト法が可能となった。今回はほとんど明らかにされていない。その理由としてマウはこれらの技術を用いて明らかになってきた脳回の形

スの脳には脳回がないため，マウスを用いた解析が困難

成機構について紹介したい。我々のフェレットを用いたであるという点が挙げられる。そこで我々は，発達した技術は脳回のみならず，高等哺乳動物特有の様々な脳神脳をもつ哺乳動物フェレットに着目し，フェレットに分経構築の解析に有用と考えられる。

（3）Tsukushi を介した神経幹細胞ニッチ制御と水頭症の連関太田訓正（熊本大学大学院生命科学研究部）

Tsukushi は，我々が単離・命名した分子量約 40kDa の分伴うことも明らかになっている。さらには，原因が明らか泌型タンパク質である。マウス脳において，Tsukushi は側になっていない水頭症患者の Tsukushi 遺伝子配列解析を

脳室下帯の神経幹・前駆細胞から構成される脳神経ニッチ行った結果，Tsukushi タンパク質内でアミノ酸置換を起こ領域を包むように，周皮細胞（血管）と上衣細胞（神経）す変異が 4 カ所確認された（Riyadh et al., in preparation；に発現している。Tsukushi KO マウスの脳では，脳神経ニPCT/JP2017/038203）。以上の結果から，水頭症患者は変異ッチを構成する細胞群の制御が乱れ，ヒト水頭症に類似し型 Tsukushi タンパク質を脳内で産生し，脳神経ニッチのた側脳室拡大が生後から観察される。そこで，出生直後に制御が乱れ，発症に至ることが予測される。今後は，Tsukushi タンパク質を側脳室に投与したところ，脳室の拡

Tsukushi KO マウスを用いて，水頭症発症と脳神経ニッチ大が抑制された。また，Tsukushi KO マウスは歩行困難を制御の連関を分子レベルで明らかにしたい。

（4）転写因子 ND1 によるミクログリアからニューロンへの直接分化転換メカニズムの解明
中島欽一（九州大学大学院医学研究院応用幹細胞医科学部門基盤幹細胞学分野）
近年，神経疾患の病態解明や治療を目的として，転写

ム変化に着目した直接分化転換のメカニズム解明を目

因子遺伝子を導入することにより体細胞を直接ニュー指した。これまでに ND1 は，ミクログリアのヒストンバ

ロンへと分化転換する方法が開発された。しかし，遺伝

イバレント修飾(H3K27me3 と H3K4me3 を同時にもつ)子発現のオン・オフを決定する根本的な仕組み，エピゲ

領域に結合し，ニューロン特異的遺伝子群の発現を上昇

ノム動態の詳細は十分に分かっていない。我々は今回，させ，ミクログリア特異的遺伝子群に対しては H3K4me3

転写因子 NeuroD1(ND1)の強制発現によるミクログリア

修飾を減少させ，H3K27me3 修飾を増加させることで，からニューロンへの直接分化転換を基にして，エピゲノ

その発現を抑制することがわかった。さらに，ND1 発現291

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

ウィルスをマウス線条体に注入することにより，生体内のメカニズムとともに，その応用の可能性についても議でもミクログリアからニューロンへの直接分化転換が論したい。

可能であることも明らかとなった。本講演では，これら（5）シュワン細胞に内包された神経分化能とその可塑性
榎本秀樹（神戸大学大学院医学研究科神経分化・再生分野）
腸管神経系は生体内で最大の末梢神経系であり，腸管するシュワン細胞の一部が神経細胞に系譜転換していの運動・分泌・血流を制御して生命維持に必須の役割をることを見出し，シュワン細胞が腸管神経細胞の新たな担っている。Le Douarin による神経堤細胞の運命マッピ

細胞起源であることを突き止めた。本講演では，シュワ

ング解析以来，腸管神経系を構成する細胞群の全ては迷ン細胞由来神経形成の生物学的意義と，病態や神経傷害

走および仙骨神経堤由来の神経前駆細胞から派生するなどの環境変化への応答性について最新の知見を紹介と考えられてきた。しかし，我々は最近，遺伝学的細胞する。

標識を行った結果，外来神経線維に沿って腸管壁に侵入（6）幹細胞システムを用いた神経系の再生医療と病態解析研究
岡野栄之（慶應義塾大学医学部）

成体由来の体細胞に少数の転写因子の遺伝子を導入

ずしもヒトの病態を反映しない，②ゲノムでの遺伝子変するだけで，多能性をもつ人工多能性幹細胞(=iPS 細胞)

異と表現型の因果関係を証明することが難しいことがを作成することが可能となり，再生医療研究や疾患研究ある，③剖検脳の解析だけでは，疾患の onset において

において大きな期待を集めている。私達は，マウスおよin vivo で何が起きているかを知ることが困難である，④びヒト iPS 細胞由来の神経前駆細胞をマウスおよびサル

疾患感受性細胞（脳の細胞）への accessibility が低い，⑤の脊髄損傷モデルへ移植することにより，適切な iPS 細病態の中核を構成する神経回路が，同定されていない事

胞株を用いることにより，長期間に渡り腫瘍原性なく，が多いなどの事が挙げられる。我々は，これらの点を克

機能回復を誘導することに成功した。今後 CiRA から提服するために，iPS 細胞技術を用いた解決を試みている。

供予定の臨床グレードのヒト iPS 細胞ストックを用いて，これ迄我々は，40 以上の精神・神経疾患患者より iPS 細腫瘍原性を始めとした安全性の検証を含め，どのように胞を樹立し，病態を解析している。これらは，①小児神臨床の現場へ応用していくかの道筋をお話する。

経疾患，②感覚器疾患，③精神疾患，④晩発性の神経変一方 iPS 細胞技術のもう一つの応用例として疾患モ性疾患に分類出来る。本日は，ALS, アルツハイマー病，

デル研究があげられる。一方，ヒトの精神・神経疾患のパーキンソン病などを中心に病態解析，創薬研究の成果研究が困難である理由として，①疾患モデルマウスが必について概説したい。

292

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（7）大脳皮質発生におけるリーリンシグナルの機能
廣田ゆき，仲嶋一範（慶應義塾大学医学部解剖学）

哺乳類の大脳皮質は整然とした６層構造を持つ。このリンが細胞表面にある受容体 ApoER2 と VLDLR に結合構造は発生期の高度に制御されたニューロン移動によすることによってシグナル伝達が開始され，続いて細胞って形成される。大脳皮質ではニューロンの約 70％が興内でアダプター分子である Dab1 のリン酸化が引き起こ

奮性ニューロンであり，発生過程においてこれらのニュされる。これまでの研究でリーリンシグナルがニューローロンは外套の脳室に面した脳室帯，あるいはそのすぐ

ン移動プロセスのうちの複数のステップを制御し，移動

上部にある脳室下帯で産生される。その後，ニューロンを促進することが明らかになってきた。一方，ApoER2 おは放射状に脳表面へ向かって移動し皮質板を形成して，よび VLDLR のノックアウトマウスでは辺縁帯直下に到最終的に機能する場所へと配置する。この移動過程にお達したニューロンが正常に移動を終了せず一部が辺縁

いて，ニューロンは複数の異なる移動様式を示し，これ帯内部に進入することから，リーリンシグナルはニューらの移動過程が妨げられると，滑脳症などの神経疾患をロンの正常な移動の停止に必要であると考えられるが，引き起こす。巨大細胞外タンパク質であるリーリンは主

その詳細なメカニズムは明らかになっていない。ニューに大脳皮質の表層にある辺縁帯に含まれるカハールレ

ロン移動の正常な停止は層構造の形成に必須であるこ

チウス細胞から分泌され，大脳皮質の層形成に重要な機とから，その点に着目して現在解析を進めているので紹能を果たしている。リーリンシグナルは分泌されたリー介したい。

（8）脳の発達・再生における新生ニューロンの移動
澤本和延（名古屋市立大学大学院医学研究科再生医学分野／生理学研究所神経発達・再生機構研究部門）
生後の脳においてもニューロンが継続的に産生され止する。脳が傷害を受けると，移動方向を変えて傷害部ており，脳の発達・維持に加えて，脳疾患の病態や再生位へ到達する。成体脳梗塞においては，ニューロンはア過程にも関わっていることが明らかになりつつある。ニ

ストロサイトの突起をかき分けながら，ラミニンーイン

ューロンは幹細胞が局在する特定の場所で産生されたテグリンシグナルにより血管を足場として移動する。新後，必要な場所へ向かって移動する。例えば側脳室外側

生仔脳傷害においては，N-カドヘリンを介して残存する壁で産生されるニューロンは，前方へ向かって長距離を放射状グリア細胞の突起に接着しながら移動する。これ移動し，嗅球へ到達する。この過程においては，新生ニ

らの分子を含有する人工足場を用いて細胞移動を促進

ューロンが鎖状の集団を形成し，隣接した細胞とゆるやすることで，脳機能を回復させることができる。本研究

かな接着を維持しながら，アストロサイトのトンネル内

会では，これら生後脳において新生ニューロンが移動すを進む。目的地に接近すると集団から離れて単独移動とるしくみとその意義について，最新の知見を紹介する。

なり，突起を伸長しながら徐々にスピードを落として停293生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（9）グリア瘢痕制御による中枢神経の再生岡田誠司（九州大学生体防御医学研究所病態生理学分野）
哺乳類末梢神経は損傷を受けても再生し機能的にもの動物では，脳外傷や脊髄損傷後も旺盛な軸索伸長が認回復が認められるが，中枢神経は殆ど再生しない。これ

められ機能的な回復が得られることを鑑みても，グリア

は，両者に於ける神経軸索の再生反応の違いによるもの

瘢痕が中枢神経の再生阻害に与える影響は大きいと言ではなく，環境の違い，すなわち中枢神経に於いてのみえる。これまでグリア瘢痕が形成されるメカニズムは明損傷周囲に形成されるグリア瘢痕によるものと言われらかではなかったが，我々は瘢痕形成メカニズムが環境ている。グリア瘢痕は，中枢神経系細胞の 75 %を占める

依存性であることを証明した。また，瘢痕形成を抑制す

アストロサイトが形態変化を生じ形成されるもので，軸ることで，脊髄損傷後の再生反応が改善することを報告

索再生の物理的なバリアとなるのみならず，コンドロイしている。本講演ではこれまでに明らかになった知見とチン硫酸プロテオグリカンなどの軸索伸長阻害因子をともに，グリア瘢痕に焦点を当てた中枢神経再生戦略に分泌し化学的にも神経再生反応を阻害する。グリア瘢痕

ついて概説したい。

が形成されないアホロートルやヤツメウナギ等の一部（10）特異的切断によるリーリン機能制御機構
荻野ひまり（名古屋市立大学大学院薬学研究科病態生化学分野）
分泌タンパク質リーリンは，胎生脳では神経細胞層構分解されることから，Dab1 量の減少はリーリン機能の上造形成や樹状突起形成，成体脳では神経可塑性やシナプ

昇を意味している。すなわち ADAMTS-3 は脳でリーリス形成に必須の分子である。近年，リーリンの機能低下

ン不活化を担うことが明らかとなった。また，ADAMTS-が精神神経疾患の発症や増悪化に関与することが多数

3 欠損マウス大脳皮質の深層神経細胞樹状突起の分岐増報告されている。リーリンは受容体への結合を介して細加と伸長が観察された。

胞内タンパク質 Dab1 のリン酸化を誘導し，その下流で一方，プロテアーゼ側の欠損マウスを用いる手法では，様々な現象を制御する。リーリンは特異的な切断によりリーリン以外の基質に対する影響を排除することが困

不活化されるので，この反応を触媒する酵素の阻害剤は難である。そのため，リーリンの切断部位に変異を導入

精神神経疾患の治療薬になると期待される。我々は，マした非切断型リーリンノックイン（PADV-KI）マウスを

ウス大脳皮質神経細胞の培養上清からリーリン切断活作製した。PADV-KI マウスの脳ではリーリン切断産物量性を指標に部分精製することにより，分泌型メタロプロ

および Dab1 量の顕著な減少がみられた。現在，PADV-

テアーゼ ADAMTS-3 を同定した。ADAMTS-3 は大脳皮KI マウスの解析を進めるとともに，アルツハイマー病態

質，海馬，小脳等に発現し，ADAMTS-3 欠損マウスの大型モデルマウスと交配することにより，リーリン切断の脳皮質や海馬ではリーリンの切断産物量および Dab1 量

生理的意義の解明と，リーリン切断抑制がアルツハイマが減少することを見出した。リン酸化 Dab1 は速やかにー病態へ及ぼす効果の解明を目指している。

294

第 40 巻（Dec,2019）

生理学研究所年報

研究会報告（11）クラスター型プロトカドヘリンに依存した大脳皮質クローン細胞間の双方向性結合形成は感覚体験により規定される
足澤悦子（大阪大学大学院生命機能研究科心生物学研究室／生理学研究所視覚情報処理部門）
八木健（大阪大学大学院生命機能研究科心生物学研究室）
吉村由美子（生理学研究所視覚情報処理部門）

The specificity of neural connections in the sensory cortex

dual whole-cell recordings from presumed clonal neuron pairs

is fundamental for the proper processing of sensory

or non-clonal neuron pairs within a layer 4 barrel at postnatal

information. We previously have shown that high reciprocal

day 9 (P9)-P20.

connections between clonal cortical neurons are establishedThe proportion of reciprocally connected pairs increased

and the reciprocity is regulated by clustered protocadherins insignificantly in clonal pairs, but not in non-clonal pairs, frommouse barrel cortex layer 4 (Tarusawa et al., 2016). In thisP9 to P20. Whisker trimming from P13 prevented almost

study, we analyzed the effect of sensory experience on thecompletely the increase in the reciprocity in clonal pairs, while

establishment

it did not affect the reciprocity in non-clonal pairs.

of

the

cell-lineage-dependent

reciprocal

These results suggest that the sensory inputs are required forconnections. To visualize clonal neurons, we generated
chimeric mice by injecting one induced pluripotent stem celltheestablishmentofcell-lineage-dependent

reciprocal(iPS cell) marked with GFP into a blastocyst. We conductedconnections based on clustered protocadherin function.

（12）代謝型グルタミン酸受容体１型による成熟型シナプス結合パタンの維持
鳴島円（生理学研究所生体恒常性発達研究部門）

発達期における中神経系の神経回路網形成は， ①シ

正常な網膜―外側膝状体シナプス形成と余剰シナプス

ナプス形成と強化②余剰シナプスの除去③成熟型シナの除去後に，成熟型シナプス結合パタンが維持されず，プス結合の維持，の三段階に分けられる。視覚系の網膜

幼若型の結合パタンに退行することを明らかにした。ま

―外側膝状体シナプスは暗室飼育により結合パタンがた野生型マウスで暗室飼育中に mGluR1 賦活薬を投与す

幼若型へと退行するため，視覚経験依存的なシナプス維るとシナプス結合が維持されることから，mGluR1 が視持機構の存在が示唆されていたが，その分子メカニズム

覚経験依存的なシナプス維持機構に中心的な役割を果はほとんど明らかでなかった。本研究では，代謝型グルたすことが示唆された。

タミン酸受容体１型（mGluR1）のノックアウトマウスで（13）小児難治性てんかん新規原因遺伝子の病態生理解析
浜田奈々子（愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所神経制御学部）

Phactr1 はアクチンおよび脱リン酸化酵素(PP1)と結合

センス変異が同定されたため，Phactr1 の大脳皮質形成にする蛋白質で，シナプス機能や樹状突起・軸索の形態維おける病態機能解析を行った。変異 Phactr1 はアクチン持に関与すると考えられている。ウエスト症候群（小児との結合能が著しく低下していた。また，ドミナントネ

難治性てんかん）患者から Phactr1 の２種類の新規ミス

ガティブ機能を有し，変異体の発現は形態異常を伴った295

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

神経細胞移動障害を引き起こした。また，RNAi による能障害が観察された。一連の異常がウエスト症候群の病

Phactr1 発現抑制により，樹状突起形成阻害やシナプス機態背景となっている可能性が示された。

（14）哺乳動物成長円錐の分子基盤をどう理解するか？
五十嵐道弘（新潟大学医歯学系神経生化学）

神経回路形成という過程を経て，ヒトでも出生時には膜）との関連性が可視化できなければ，軸索再生などの問「脳」という「容器」自体は既に出来上がっている。成題にはチャレンジできない。演者は SIM 型超解像顕微鏡

長円錐(growth cone)は発達期の神経細胞突起（主に軸索）を用いて，成長円錐先端のアクチン繊維の束化と連動する，の先端に形成される運動性に富んだ構造であり，これがクラスリン非依存性のエンドサイトーシスを発見した。こ移動して特定の経路をたどり，標的神経細胞を認識するの動きはＺ軸方向に存在し，従来のクラスリン依存性の動とそこで停止してシナプス構造が作られる。このようなきとは全く分子機構も空間的位置も異なり，この動きを阻

成長円錐の機能は，成熟脳においても adult neurogenesis

害すると神経成長が抑制された。また脂質ラフトはこのよに伴う可塑的シナプス形成や，損傷脳で生ずる神経回路

うな動きに支配された(Cell Rep 18：2203 [‘17])。この結果

再編時にも必要とされ，脳の発生・可塑性・再生の全て

は神経成長の膜動態が多様性を持って，細胞骨格に関係すにわたってその分子基盤が関わっている。成長円錐の分ることを初めて示した結果である。

子基盤を哺乳動物脳で包括的に理解すべく，プロテオミ

3) リン酸化プロテオミクスからの神経成長シグナリン

クスを適応した結果(PNAS 2009; Neurosci Res 2014)，線

グの解析；リン酸化はシグナル伝達の中心的な機構である

虫・ショウジョウバエとは全く異なる分子基盤が浮かびが，神経成長の実働部隊の蛋白質ではほとんどわかってい

上がってきた。今回はその基盤に立脚した，新たなアプない。この包括的なプロファイリングのため，成長円錐のローチの結果を紹介する。

リン酸化プロテオミクスを行って，約 2000 種類の蛋白質

1) 神経細胞の極性形成：成長円錐から軸索が形成されに関する約 6,000 箇所のリン酸化部位を同定した。この inる過程，すなわち神経細胞の極性形成のプロセスは非常

vivo リン酸化情報はこれまでの in vitro リン酸化情報とはに多数のシグナル伝達経路が示唆されるが，その要とな

量的・質的に大きく異なっており，プロリン指向性

る分子群は脂質ラフトに集合し，それらは膜タンパク質(proline-directed) リン酸化が顕著であった。バイオインフの パ ル ミ ト イ ル 化 に 基 づ い て い る こ と を 見 出した(Jォマティクスと阻害剤実験より，JNK (c-jun N-terminus

Neurosci 37: 4406 [’17]; J Biol Chem 292: 20936 [’17])。脂kinase)であることが見いだされた。最も頻度の高いのは，

質ラフトの重要について論ずる。

神経成長の古典的マーカーである GAP-43 のリン酸化で

2) 超解像度顕微鏡による膜動態の解析：成長円錐ではあり，その特異抗体で伸長軸索，再生軸索は常にこのリン細胞骨格の重合と，膜面積の拡大という２つの事象が協調

酸化を伴っていることを見出した(iScience 4: 190 [‘18])。

して起こることで神経成長が可能になると想定される。従種々のリン酸化部位は新規の神経成長・再生の分子マーカって，細胞骨格（アクチン繊維，微小管）と膜成分（小胞，ーとなる可能性を追跡している。

（15）小脳回路における軸索束依存的な樹状突起形成メカニズム
藤島和人（京都大学 KUIAS-iCeMS）
小脳プルキンエ細胞の樹状突起は直交する約十数万雑であるにも関わらず，交差が殆どなく，単一平面上に本の平行線維とシナプス結合する。その分岐は非常に複投射する。この平面かつ空間充填的な分岐形成は，効率296

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

的なシナプス結合への関与が予想され，正常な小脳回路

特に細胞骨格制御がフィロポディア動態を介して二つの形成に重要だと考えられる。

の異なる樹状突起形成パターンを調整する仕組みを議

本演題では平面性獲得および空間充填的パターン形論する。

成という二つの異なった樹状突起形態形成に注目する。

（16）神経発達を担うアクチン足場蛋白質の選択的スプライシングの時空間制御
生沼泉（兵庫県立大学理学部）

我々はこれまでに，低分子量 G 蛋白質の１つ R-Ras の誌上成果で，afadin の選択的スプライシングが，培養神活性が様々な外界因子の駆動で共通に制御され，R-Ras

経細胞の発達過程で変化しており，さらに，短いバリアの軸索内での活性制御が軸索の動的形態制御においてント(S 体) が長いバリアント(L 体) に対してドミナント

普遍的役割を果たしていることが明らかにしている。まネガティブ体として働くことで，L 体の細胞膜での集積

た，R-Ras の結合分子として，PI3-kinase (J. Cell Biol., 2006,

によるアクチン重合足場形成を阻害するという報告を

J. Biol. Chem., 2007) やアクチン抗キャッピングタンパク

した (MBoC., 2015)。今回，｢発達過程のマウス大脳皮質質 Ena/VASP のリガンドタンパク質である Lamellipodin内で afadin の選択的スプライシングが時空間的に制御さ(J. Neurosci., 2012)，そしてアクチン足場蛋白質である

れることが，的確な脳梁軸索の投射を担っている｣とい

afadin を同定した (MBoC., 2012)。そのうち，afadin は，う，セントラルドグマレベルで規定される大脳皮質神経

初代培養大脳皮質神経細胞において，その C 末端の F-actin

回路構築の新奇制御システムを報告する。

結合ドメインを介し，軸索分枝形成を担う。さらに最近の（17）内包出血後の集中リハビリ過程にみられる皮質－脳幹路による代償作用
石田章真（名古屋市立大学大学院医学研究科脳神経生理学分野）

我々は内包出血ラットを用い，1 週間麻痺肢を集中使用

リによる運動機能の改善は阻害されなかった。かつ，これさせ，その後の運動機能および中枢神経回路の変化を確認

らの個体では皮質赤核路に代わり皮質網様体路の著明なした。その結果，内包出血後の集中リハビリにより皮質赤増加を認めた。この結果を受け，皮質網様体路に対しても核路の軸索の有意な増加が確認された。この皮質赤核路にウイルスベクター（NeuRet-MSCV-Cre／AAVdj-Flex-DIO-

レンチウイルスベクター（NeuRet-TRE-EGFP.eTeNT）およhM4D-mCherry）を注入し，Clozapine-N-Oxide の投与によびアデノ随伴ウイルスベクター（AAVdj-CaMKII-rtTAV16）

り機能の遮断を試みた。その結果，内包出血および集中リを注入し，ドキシサイクリンを投与することで選択的に機

ハビリ後において，皮質網様体路単独の遮断では著明な影能遮断し，運動機能の変化を観察した。その結果，リハビ

響を認めなかったが，上記のように皮質赤核路を予め継続

リ終了後に皮質赤核路を遮断すると，改善した運動機能の的に遮断した後に皮質網様体路を遮断すると，改善した運

有意に低下がみられ，同経路がリハビリによる機能回復に動機能の有意な低下がみられた。これらの結果は，皮質-対し因果関係を有する事が示唆された。しかしながら，リ脳幹路系のダイナミックな代償作用を示唆するものと考ハビリ開始と同時に皮質赤核路を遮断した場合は，リハビ

える。

297

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（18）創薬スクリーニングシーズと PQQ による ECM リモデリングと神経再生
笹倉寛之（愛知医科大学医学部細胞生物学）
細胞外マトリックス（ECM）は，神経系をはじめとす

このうち CS 発現を上昇させるヒット化合物の一つとる様々な組織・器官の発生や形態形成，その維持に重要

して補酵素であるピロロキノリンキノン(PQQ)を見出しな機能を担う。しかしながら，ECM リモデリングの制御た。われわれはこの PQQ が線虫の寿命を延長すること機構に関しては不明な点が多い。

を発見し， そ の作用機序 を 明らかにし た (Sasakura etal:JCS

糖鎖とコラーゲンは ECM を構成する主要な分子であ2017)。PQQ は細胞膜に局在する活性酸素合成酵

り，軸索の伸張や組織の修復・維持に重要な役割をはた

素デュアルオキシデース(DUOX)を活性化し，これがシしている。糖鎖としてはコンドロイチン硫酸(CS)は脊髄

グナルとなり生体防御応答を強化することで，ホルメシ

損傷からの神経修復において軸索の阻害因子として働ス効果で線虫の寿命が延長された。さらに DUOX から産き，CS の発現を阻害すると脊髄損傷が劇的に回復する

生される活性酸素はまた ECM のコラーゲンのクロスリ(Takeuchi et.al:Nature Commun 2013)。そのため CS の発現

ンクに必須であることを見出している。これらの解析かを制御する化合物は，ECM リモデリングを解明する上で，

ら，レドックス制御とＥＣＭの関連，ＣＳの発現機構とまた脊髄損傷・組織修復といった実用的な面で重要なツともに，糖鎖やコラーゲンを介した ECM リモデリングールとなる。われわれは天然物有機化合物ライブラリーによる神経機能解析を進めている。本演題では，脊髄損からの創薬スクリーニングを行い CS の発現を変動する

傷治療を目指した CS 発現を制御する化合物スクリーニ

化合物を，さらにはＣＳ発現抑制をするシーズ創薬を見

ング，低濃度活性酸素による ECM リモデリングに関し出した。

て議論したい。

（19）末梢神経損傷におけるヒト iPS 細胞由来運動神経前駆細胞を用いた運動機能再建
丹羽智史（愛知医科大学医学部内科学講座／名古屋大学大学院医学系研究科手の外科学）

我々は，脱神経化された骨格筋に対し，運動神経前駆

よび経時的変化を確認することができた。Surgical control

細胞の末梢神経内移植による運動機能再建を試みてき群に比し，前脛骨筋の萎縮は抑制され，神経断端の電気た。本研究では，ヒト iPS 細胞由来運動神経前駆細胞

刺激にて機能的な収縮を認めた。組織学的には，末梢神（hiPSC-MNPCs）を末梢神経損傷モデルラットへ移植し，経内に移植細胞の生着を認め，神経筋接合部までヒト特移植神経による筋の再支配と運動機能の再建に関して異的抗体で染色される神経突起の伸長を認めた。
ヒト iPS 細胞由来のニューロンによる神経筋接合部の評価を行った。
8 週齢 Nude rat の坐骨神経を結紮切離し，末梢神経損形成を確認でき，電気刺激による機能的な筋収縮を得る

傷モデルを作成した。1 週後に ffLuc（fusion protein of

ことができた。運動機能再建治療に加え，神経・筋病態

venus and luciferase）を定常発現する hiPSC-MNPCs を切の機能的解析や，ヒト化モデルとして創薬研究への応用

断神経遠位断端に移植し，12 週後に評価を行った。

も期待される。

In vivo bioluminescent imaging では，移植細胞の生着お298

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（20）神経損傷をスイッチとして働く分子 DINE が関わる神経再生現象
桐生寿美子（名古屋大学大学院医学系研究科）
末梢神経再生に関わる遺伝子探索から単離同定したが胎児期末梢運動神経の軸索分岐を促すこと，中枢神経分子 DINE(Damage induced neuronal endopeptidase)は中枢・再生を促すこと，DINE 遺伝子変異が神経原性のヒト先末梢神経損傷に鋭敏に発現応答するユニークな特徴を天性関節拘縮症の原因となることが次第に明らかにな有する。私たちは神経再生の鍵を握る分子としてこれまってきた。さらに最近，皮膚など組織損傷によりそこにでこの分子に注目してきた。DINE は神経細胞型膜一回豊富に分布する末梢知覚神経が損傷されると，損傷知覚

貫通型メタロプロテアーゼであり，アミロイド β 分解酵

神経で発現誘導された DINE により損傷環境ニッチが神素 neprilysin とファミリーを形成することからペプチド

経制御され組織修復が促進する可能性も示唆されてお分解・生成に関わると考えられる。ここ数年間で DINE

り今回その一部も紹介したい。

（21）神経回路形成因子 LOTUS による脳内環境制御：神経再生医療技術への展開
竹居光太郎（横浜市立大学大学院生命医科学研究科）

嗅覚情報の２次伝導路である嗅索（LOT）の神経回路

神経損傷モデル動物における検討を行ったところ，過剰形成因子として LOT usher substance（LOTUS）を同定し発現マウスでは脊髄損傷や脳梗塞後の機能回復が顕著た。LOTUS は中枢神経系の再生を困難にする主要因としに誘起された。次に，精製 LOTUS タンパク質を損傷患て挙げられる Nogo 受容体-1（NgR1）に対する拮抗物質

部に投与したところ，神経損傷後の機能回復が有意に認として機能する。成体脳では LOTUS は広範囲に豊富にめられた。これらより，LOTUS の補填は神経損傷後の機発現しているが，損傷や疾患によってその発現量が激減

能回復に奏功すると考えられた。LOTUS の生理機能を利することが判明した。LOTUS 過剰発現マウスを作製して用した再生医療技術の構築を目指している。

（22）中枢神経障害と神経ー生体システム連関
山下俊英（大阪大学大学院医学系研究科分子神経科学・創薬神経科学）
脳・脊髄などの中枢神経は，いったん損傷すると回復いる。例えば，脳損傷後に中脳や上部脊髄など様々な場が困難となる。この原因として，中枢神経の再生力が低所で，損傷を免れた軸索から側枝の形成がおこり，新たいことに加えて，神経回路の再生を抑制する機構が存在な回路が形成される。最近の研究により，この代償性神していることなどがあげられる。近年，中枢神経の神経

経回路の形成現象とメカニズムが明らかになってきて細胞の軸索の周りを取り巻く髄鞘の中に，軸索の再生をいる。さらに中枢神経障害の病態形成と機能回復の過程阻害する因子が複数あることが特定され，これらの因子には，神経系のみならず脈管系，免疫系などの生体シスが損傷した神経回路の再生を阻止すると考えられていテムに時空間的変化をきたし，病態が形成される。特に，る。一方で，中枢神経の不完全損傷の場合には，ある程脈管系と免疫系は，中枢神経回路障害と機能回復の過程

度の機能の回復が長い期間のうちに自然にもたらされに重要な役割を演じている。本講演では，生体システム

ることがある。実際に成体においても脳および脊髄で代のダイナミクスの観点から神経回路障害を捉え，一連の償的な回路網の再形成が起こっていることが示されて反応の機構と意義について考察したい。

299

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（23）iPS 細胞を用いたパーキンソン病治療高橋淳（京都大学 iPS 細胞研究所）

近年幹細胞を用いた神経再生医療が現実味を帯びてた。さらにこの方法で作製したヒト iPS 細胞由来ドパミ

きており，パーキンソン病はその対象疾患のひとつと考ン神経前駆細胞をカニクイザルのパーキンソン病モデ

えられている。我々は臨床応用に向けて，マウスフィー

ルに移植し，その有効性と安全性を確認した。細胞移植

ダー細胞を使わずラミニンフラグメントを用いて大量を受けたカニクイザルは自動運動の量が増加し，パーキの神経誘導を行う技術を開発した。また，コリンというンソン病症状の改善がみられた。また PET 解析では移植

floor plate の特異的表面マーカーを用いて，ドパミン神経細胞が脳内でドパミンを合成していることが確認され前駆細胞のみを選別するセルソーティング技術の開発た。さらに最大 2 年間の経過観察で腫瘍形成はみられず，を行った。これにより，ドパミン神経細胞の純度が高ま

脳切片の組織学的解析でも悪性化所見は認められなか

り不必要な増殖性細胞（未分化 iPS 細胞や初期神経幹細った。我々はこれらの結果に基づいて治験を行うべく患胞など）を取り除くことができ，有効かつ安全なドパミ者募集を開始した。本講演ではこれらの iPS 細胞を用い

ン神経前駆細胞を安定して作製することが可能になったパーキンソン病治療の現状について紹介する。

300

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

６．生体サバイバル戦略としての痛みの機構と意義
2018 年 12 月 13 日－12 月 14 日
代表世話人：加藤総夫（東京慈恵会医科大学）
所内対応者：富永真琴（生命創成探究センター/生理学研究所）（１）【特別講演】情動を支える自律神経機能と内受容感覚梅田聡（慶應義塾大学文学部心理学研究室）（２）末梢性動脈疾患に伴う虚血性疼痛のメカニズムの解明
堀紀代美，中村恒夫，白石昌，奥田洋明，石川達也，尾崎紀之（金沢大学医薬保健研究域医学系機能解剖学分野）（３）新規痛み関連分子 Tmem45b の解析
谷奥匡，吉田朱里，川股知之（和歌山県立医科大学麻酔科学教室）（４）薬物筋注による鎮痛機構の解析
那須輝顕 1，村瀬詩織 2，内村佳子 1，水村和枝 1,3（１中部大学生命健康科学部，2 バイオリサーチセンター㈱，3 日本大学歯学部生理学講座)（５）種々のスフィンゴ糖脂質による痛み及び痒み行動への影響
俊 1,2，森田元樹 1,2，野村夏実 1,2，須釜

渡辺

哲 1,2，阿部茉莉絵 1,2，田辺光男 1,2（１北里大学薬学部 薬理学教室，2 北里大学薬学部附属医薬研究施設）（６）ショウジョウバエ侵害受容における神経ぺプチド性の下降性抑制機構
及川

泉 1，近藤周 2，柏原秋穂 1，谷本拓 3，古久保-徳永克男 4，本庄賢4

（１筑波大学生命環境科学研究科，2 国立遺伝学研究所無脊椎動物遺伝研究室,
3 東北大学生命科学研究科，4 筑波大学生命環境系）（７）脳内 n-3 系脂肪酸―脂肪酸受容体シグナルを介したストレス誘導性慢性疼痛形成機序の解明
相澤風花，中本賀寿夫，徳山尚吾（神戸学院大学薬学部 臨床薬学研究室）（８）Exercise-induced hypoalgesia の脳メカニズム －mesocortico-limbic system の役割－
上
（1 和歌山県立医科大学医学部

勝也，仙波恵美子

リハビリテーション医学，

2 大阪行岡医療大学医療学部理学療法学科）（９）鎮痛を生じる痛みではない経験が慢性痛を変える-幻肢痛に対する催眠を通して水谷みゆき（愛知医科大学 学際的痛みセンター）（10）オレキシン A による成熟ラット脊髄膠様質ニューロンのシナプス伝達の修飾– オレキシン B やオキシトシンの作用との比較
王

翀 1，熊本栄一 1，藤田亜美 1,2（1 佐賀大学医学部 生体構造機能学講座，2 福岡歯科大学 機能生物化学講座）（11）神経障害性疼痛における長鎖非コード RNA Neat1 の作動機構の探索
坂井

敦 1，丸山基世 1,2，福永津嵩 3,4，浜田道昭 3,5,6，岡田尚巳 7，鈴木秀典 1（日本医科大学 １薬理学，2 実験動物管理室，7 分子遺伝医学，3 早稲田大学理工学術院，
4 東京大学情報理工学系研究科，5 産総研‐早稲田 CBBD-OIL，6 日本医科大学）（12）痛覚を介した炎症と骨格の制御機構
丸山健太 1，高山靖規 2，富永真琴 2（１大阪大学免疫学フロンティア研究センター，2 生理学研究所細胞生理研究部門）

301

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（13）がん化学療法誘発性末梢神経障害におけるシュワン細胞の役割と治療標的としての可能性
中川貴之，今井哲司，荻原孝史，小柳円花，松本真有奈，岩満優輝，松原和夫（京都大学医学部附属病院薬剤部）（14）化学療法誘発性末梢神経障害の原因物質としての HMGB1 の役割：
臨床データ解析と基礎研究を駆使したアプローチ
川畑篤史（近畿大学 薬学部 病態薬理学研究室）（15）FK506（タクロリムス）は TRPA1 チャネル活性化によって痛みを引き起こす
内田邦敏１，喜多知１，加藤健一１，鈴木喜郎 2，富永真琴 2，山﨑純１

（１福岡歯科大学 細胞分子生物学講座，2 生理学研究所 細胞生理研究部門）（16）蚊の唾液成分が動物の反射行動に与える影響の検討
駒走仁哉 1，酒井裕也 1，青柳誠司 1，鈴木昌人 1，高橋智一 1，細見亮太 1，福永健治 1，
歌

大介 2，安東嗣修 2，高澤知規 3，引土知幸 4，川尻由美 4，中山幸治 4（1 関西大学システム理工学部，2 富山大学医学薬学研究部，3 群馬大学医学部附属病院，4 大日本除虫菊㈱）（17）幼少期ストレス負荷マウスの脳内各種オピオイド受容体およびオピオイドペプチドの発現変化
中本賀寿夫，徳山尚吾（神戸学院大学 薬学部 臨床薬学研究室）（18）電気生理学的解析法を用いた蚊の唾液成分による機械的痛み刺激に対する効果の検討
北田博之 1，酒井裕也 1，青柳誠司 1，鈴木昌人 1，高橋智一 1，細見亮太 1，福永健治 1，
歌

大介 2，安東嗣修 2，高澤知規 3，引土知幸 4，川尻由美 4，中山幸治 4（1 関西大学システム理工学部，2 富山大学医学薬学研究部，3 群馬大学医学部附属病院，4 大日本除虫菊㈱）（19）帯状疱疹関連痛に対する methylcobalamin の効果と作用機序の解明
菊川孝，歌大介，久米利明，安東嗣修（富山大学医学薬学研究部薬学研究科）（20）Oxaliplatin 誘発末梢神経障害性機械的 allodynia に対する aucubin の効果
前坂未紀 1，當銘一文 2，小松かつ子 2，歌

大介 1，久米利明 1，安東嗣修 1（１富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学研究室,
2 富山大学和漢医薬学総合研究所生薬資源科学分野）（21）脳卒中後疼痛モデルマウスにおける orexin-A 投与の影響
松浦渉，中本賀寿夫，徳山尚吾（神戸学院大学薬学部 臨床薬学研究室）（22）AIM-MRI を用いた慢性疼痛時のマウスの脳活動の可視化
稲波千尋 1，谷平大樹 2，菊田里美 2 3,，粂和彦 1，小山内

実 2，大澤匡弘 1（１名古屋市立大学大学院薬学研究科神経薬理学分野，
2 東北大学大学院医学系研究科医用画像工学分野，
3 京都大学霊長類研究所統合脳システム分野）（23）ミラーイメージペイン発症における大脳皮質一次体性感覚野の役割
石川達也 1,2，江藤

圭 2，尾﨑紀之 1，鍋倉淳一 2

金沢大学医薬保健研究域医学系 機能解剖学，2 生理学研究所生体恒常性発達研究部門）

１（24）新生ラット摘出脳幹-脊髄-前肢付き標本を用いた痛み-呼吸促進反応の解析
荒田晶子 1，外村宗達 1，2，野口光一 2（１兵庫医科大学 生理学・生体機能部門，2 兵庫医科大学 解剖学・神経科学部門）

302

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（25）線維筋痛症モデルラット脊髄後角細胞における侵害情報伝達の電気生理学的解歌

大介 1，坪島功幸 2，田口徹3

（１富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学研究室,
2 富山大学大学院医学薬学研究部システム情動科学講座,
3 新潟医療福祉大学リハビリテーション学部理学療法学科）（26）マクロファージにおいてパクリタキセルにより誘発される内因性 H2S に依存した HMGB1 遊離：
化学療法誘発性末梢神経障害への関与
堂本莉紗，山口一樹，関口富美子，坪田真帆，川畑篤史（近畿大学 薬学部 病態薬理学研究室）【参加者名】
南雅文（北海道大学），本庄

川股知之・上賢（筑波大学），梅田勝也・谷奥匡・吉田朱里（和歌山県立

聡（慶應義塾大学），加藤総夫・杉村弥恵・高橋由香里・

医科大学），中本賀寿夫・松浦奥田崇雄（東京慈恵会医科大学），坂井 敦・丸山基世

院大学），荒田晶子（兵庫医科大学），宮地孝明・龍野（日本医科大学），田辺光男・渡辺

耕一（岡山大学），津田

歌

大介・菊川

俊（北里大学），誠・兼久賢章（九州大学），

内田邦敏（福岡歯科大学），熊本栄一（佐賀大学），増孝・丹保宗一郎・前坂未紀（富山大学），

尾崎紀之・奥田洋明・石川達也・堀渉・相澤風花（神戸学

井邦晴（丸石製薬㈱），佐藤風太（大塚製薬㈱），渡邉紀代美（金沢大学），

稲波千尋・大森翔太・岩城杏奈・上田莉奈・渡邉僚介・修造・佐藤山﨑久朗（名古屋市立大学），入江克雅（名古屋大学），

オン㈱），黒田博之・塩見喜弘（ゼリア新薬工業㈱），那須輝顕（中部大学），水谷みゆき（愛知医科大学），

富永真琴・柿木隆介・鍋倉淳一・曽我部隆彰・鈴木喜郎・小山なつ（滋賀医科大学），中川貴之（京都大学），松齋藤

田

天邦・Feng Xiaona・Nguyen Thi Hong Dung・Dong Mingyi・

愛（京都府立医科大学），仙波恵美子（大阪行岡医琢（ラクオリア創薬㈱），坂本裕樹（ライ茂・高山靖規・Derouiche Sandra・宇治澤知代・李Yari Kamrani Yousef・Deng Xiangmei（生理学研究所）療大学），丸山健太（大阪大学），青柳誠司・北田博之・
駒走仁哉（関西大学），川畑篤史・堂本莉紗（近畿大学），【概要】
痛みは，生存戦略の中でも最も根源的機能である。組梢動脈閉塞による虚血性疼痛機構，新規痛み関連分子

織損傷や炎症の検出・伝達機構の詳細が近年の分子生理

Tmem45b，薬物筋注による鎮痛機構，痛み・痒みにおける学・神経解剖学研究によって解明されてきたが，そのシスフィンゴ糖脂質の関与，ショウジョウバエ神経ペプチド

ステムとしての全体像の理解はまだ進んでいない。本研

性下行性疼痛制御系，脳内脂肪酸とストレス誘導性疼痛，究会では，痛み研究の課題を（１）侵害受容情報の検出運動による鎮痛における辺縁系の関与，催眠による鎮痛のと局所処理，（２）侵害受容信号の脳内処理機構，（３）

機構と臨床，オレキシン受容体の脊髄機能，長鎖非コード

行動プログラム最適化機構，（４）痛み神経可塑性機構

RNA Neat1 の神経障害性疼痛における役割，疼痛炎症骨格

作動原理，（５）病的な痛みの形成とその改善・緩和し連関，化学療法誘発末梢神経障害におけるグリア細胞ある

うるか，（６）その他，にわけ，それぞれに関する演題

いは HMGB1 の役割，などに関する口演発表が行われ活を募集するとともにプログラム編成した。

発に討論された。また特別講演として梅田 聡教授に身体

口演 13 演題，ポスター発表 12 題および特別講演１題

内環境の監視中枢としての島皮質の意義を中心に自律神の発表が行われた。口演を 1 発表当たり 30 分とし，十分経機能に関する脳機能画像研究のエッセンスをお話しいな背景説明とデータの意味・解釈の説明，そして討議を行ただいた。痛みという生物機能を理解するために重要な研

い個々の研究成果のより深い理解の共有を目指した。ポス

究成果が多く披歴され，多面的・多角的な発表討論が繰り

ター発表も含め，必要があれば未発表データの提示もお願広げられ，この分野の生物科学における重要性とその広がいし，参加者には守秘義務を要請した。一般演題では，末りが確認された。

303

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（1）情動を支える自律神経機能と内受容感覚梅田聡（慶應義塾大学文学部心理学研究室）

れ，情動の主観的感覚を生み出す神経基盤に関する理解

近年，情動の神経基盤を探る研究が急速に増えており，「情動神経科学（affective neuroscience）」という一学問が飛躍的に進んでいる。そして，どのようなメカニズム領域として確立されるまでに至っている。この発展に伴によって情動が体験されるのか，不安やうつなどの精神

い，情動のさまざまな心理学的・神経科学的な側面に関症状はいかにして引き起こされるのかなど，因果関係をする理解が進んだのは事実である。しかしながら，研究含めたメカニズム解明が進められている。

が発展するにつれ，あらためて見えてきた点もある。そ本講演では，自律神経活動と内受容感覚という切り口

れは，情動のメカニズムを理解するために，脳神経活動から，行動表出としての情動（emotion）と，主観的体験をターゲットにしていただけでは不十分であり，自律神としての感情（feeling）が異なる神経基盤を持つことを経が仲介する身体活動の影響を十分に考慮することが示す数々の研究成果についてまとめ，「脳－こころ－身必要であるという点である。情動における身体機能につ体」の三者関係のダイナミクスのなかで，情動や感情，

いては，William James が 1884 年に「情動とは何か」とおよびそれらと関連する精神症状がどのように生起すいうタイトルの論文を発表して以来，多くの心理学者やるかについて触れる。具体的には，健常者および自律神哲学者がその重要性を主張してきた。しかしながら，情経障害を対象とした MRI を用いた脳画像研究や，局所脳動の基礎的な神経基盤に関する理解が進む一方で，自身損傷を伴う症例に対する神経心理学研究などのアプロの身体内部状態の感覚である内受容感覚（interoception）

ーチによる成果について述べ，それらの研究結果から，に関する認識が不十分であったため，情動の生起メカニ

情動に関する理論の妥当性について検討する。また，近ズムの全体像の把握には至っていなかった。

年，取り組んでいる頭痛と内受容感覚の関連性についても触れる。

近年，内受容感覚の中枢的機能を持つ島皮質と自律神
経中枢との関連性を示すさまざまな研究成果が発表さ（2）末梢性動脈疾患に伴う虚血性疼痛のメカニズムの解明
堀紀代美，中村恒夫，白石昌武，奥田洋明，石川達也，尾崎紀之（金沢大学医薬保健研究域医学系機能解剖学分野）

末梢性動脈疾患（peripheral arterial disease: PAD）は下

た PAD モデルラットを作成し，慢性的な筋の痛覚過敏

肢の動脈が閉塞しておこる組織の虚血を主病態とし，軽や間歇性跛行，さらに皮膚の冷痛覚過敏が見られること

症期には手足の冷感や，一定距離の歩行で下肢の筋に痛を見出した。このモデルラットを用いて，イオンチャネ

みが出現する間歇性跛行が見られ，進行時には安静時にルや神経成長因子（nerve growth factor: NGF）受容体の拮も疼痛が起こり，身体的・精神的な苦痛をもたらす。し

抗薬を使用した行動薬理学的検討および後根神経節にかし，その機序については四肢末梢における慢性的な虚おけるイオンチャネルや NGF の受容体の発現について

血性疼痛を示す適切な動物モデルがないため，ほとんどの免疫組織化学的検討を行い，下肢の虚血に起因する筋

明らかにされていない。我々はラットの左総腸骨動脈おの痛覚過敏や皮膚の冷痛覚過敏に対するイオンチャネ

よび左腸腰動脈を結紮することで下肢の血流を阻害しルおよび NGF の関与を調べたので報告する。

304

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（3）新規痛み関連分子 Tmem45b の解析
谷奥匡，吉田朱里，川股知之（和歌山県立医科大学麻酔科学教室）

末梢神経において熱性痛覚過敏の感知に重要な分子発現すると仮説した。遺伝子網羅解析から IB4 結合神経として TRPV1 が同定され広く解析が行われている。一に特異的に発現する分子の１つとして Tmem45b を見出方で機械性痛覚過敏の受容・伝達メカニズムは未知のました。次に，Tmem45b の臓器発現解析を行った結果，まである。我々は，末梢神経において IB4 結合神経を選

Tmem45b は中枢神経ではなく末梢神経選択的に発現す

択的に脱落したマウスを作製し機能解析を行った。そしることを明らかにした。次に末梢神経での発現分布解析て IB4 結合神経が，生理的な状態では痛み感知に関与しにて Tmem45b が IB4 神経選択的に発現することを確認

ないが，炎症や皮膚切開によって惹起される機械性痛覚した。さらに，Tmem45b ノックアウトマウスを用いて各過敏の発生・維持に選択的に寄与することを見出した。

種痛みモデルにおける Tmem45b の役割を検討したのでそこで，IB4 結合神経上に炎症や皮膚切開によって惹起報告する。

される機械性痛覚過敏の発生に重要な痛み関連分子が（4）薬物筋注による鎮痛機構の解析
那須輝顕 1，村瀬詩織 2，内村佳子 1，水村和枝 1,3（１中部大学生命健康科学部，2 バイオリサーチセンター㈱，3 日本大学歯学部生理学講座）

慢性の筋性疼痛の鎮痛のために局所麻酔薬のリドカは反対側においても観察された。さらに，遠隔の筋に注イン（Lido）やノイロトロピン（以下 NTP と略す）など

入しても同様の効果が見られた。次に末梢 TRP チャネルの筋注が良く使われている。これらの筋注による鎮痛機の関与を確認するために TRP チャネルの非選択的，選択

構は局所麻酔作用や，全身性投与による機構と同様に説的アンタゴニストを筋注部位に投与し，Lido と NTP の明されているが，実験的にはほとんど解析されていない。

鎮痛効果を検討した。その結果，いずれの場合も投与側

我々は線維筋痛症モデル動物である繰り返し寒冷ストだけでなく反対側においても鎮痛効果は抑制された。

レス(RCS)モデル動物（ラット）を用いて，その持続性筋

さらに中枢神経系で鎮痛に関与する受容体の拮抗薬

痛覚過敏に対して Lido と NTP の筋注の鎮痛効果，末梢を髄腔内投与したところ（naloxone は腹腔内投与），そTRP チャネルの関与の有無，中枢性機構について解析しの鎮痛効果は抑制された。
上記の結果から Lido と NTP の筋注によって末梢 TRP

た。
Lido 0.32mg/Kg，NTP 0.4NU を腓腹筋に筋注した結果，チャネルが活性化され，その求心性入力によって内因性

RCS によって低下した筋圧痛閾値は回復した。この効果鎮痛系が活性化されて鎮痛が起きていると考えられる。

（5）種々のスフィンゴ糖脂質による痛み及び痒み行動への影響
渡辺

俊 1,2，森田元樹 1,2，野村夏実 1,2，須釜

哲 1,2，阿部茉莉絵 1,2，田辺光男 1,2（１北里大学薬学部 薬理学教室，2 北里大学薬学部附属医薬研究施設）

生体膜を構成する脂質二重層は様々な親水基を有すを親水基として有しているが，ほ乳類においてはそのほる脂質から構成されている。糖脂質は極めて多様な糖鎖

とんどがスフィンゴ脂質に属し，シアル酸を含有するタ305

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

イプの糖脂質（ガングリオシド）は神経保護作用などが関与が知られていないため，脊髄髄腔内投与したところよく知られている。我々はこれまでの研究で特定のタイ

機械的アロディニアが引き起こされた。また，一方で足プのスフィンゴ糖脂質が痛みの増強に関与しているこ

底投与により痛みを引き起こさないタイプのガングリとを解析してきた。そこで，炎症性疼痛モデルマウスか

オシドにより，クロロキンによる掻痒行動が増強されるら得られた脊髄および DRG において糖脂質合成に関わ現象も観察された。

るいくつかの糖転移酵素の発現量を測定したところ，そ以上のように，糖脂質の構造の違いにより，感覚の伝の発現パターンは炎症後の日数に応じて大きく変化し達においてそれぞれ異なる機能を果たしていることがていた。炎症後一日目に脊髄において発現量が上昇する

次第に明らかになってきた。今後は，これらの糖脂質が糖転移酵素のひとつから合成されるスルファチド（硫化どのように慢性的な痛みや痒みが生じる際に制御され糖脂質であり，ミエリンに多量に存在する）は痛みへのているか検討を行っていきたい。

（6）ショウジョウバエ侵害受容における神経ぺプチド性の下降性抑制機構
及川

泉 1，近藤周 2，柏原秋穂 1，谷本拓 3，古久保-徳永克男 4，本庄賢4

（１筑波大学生命環境科学研究科，2 国立遺伝学研究所無脊椎動物遺伝研究室，
3 東北大学生命科学研究科，4 筑波大学生命環境系）

侵害受容（Nociception）は組織を損傷する，またはそ

我々は，ショウジョウバエを用いた侵害受容調節性のの可能性がある刺激の情報処理に関わる神経プロセス

神経ぺプチドの探索と機能解析の中から，ショウジョウ

であり，動物の生存に必須の感覚機能である。侵害受容

バエの侵害受容において下降性抑制制御機構として機はヒトにおける痛みの知覚にもつながることから，その能する可能性が高い神経ぺプチドシグナル系を見出し，

調節メカニズムの細胞分子レベルでの理解は重要であ

現在その詳しい侵害受容制御メカニズムの解明を進める。ショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）は卓越ている。ショウジョウバエ侵害受容の先行研究においてした遺伝学的実験ツールが利用可能なモデル動物としは，これまでに中枢性の侵害受容制御メカニズムの報告て，高次脳機能を含む様々な生命現象の分子メカニズムはない。本研究は，ショウジョウバエの微小な脳にも，解明に大きく貢献し，近年では侵害受容の研究においてヒトの疼痛制御に類似した中枢性の侵害受容制御機構

も利用が進んでいる。

が備わっていることを示すものであると考えられる。

（7）脳内 n-3 系脂肪酸―脂肪酸受容体シグナルを介したストレス誘導性慢性疼痛形成機序の解明
相澤風花，中本賀寿夫，徳山尚吾（神戸学院大学薬学部 臨床薬学研究室）

不安や抑うつは，痛みの増悪および慢性化に関与すると

足底部の切開によって惹起した術後の機械的痛覚閾値のされている。近年，慢性疼痛や情動機能障害時に，脳内の低下を有意に持続させたことから慢性疼痛を形成するこ脂質環境が変化することが報告されているが，その全容はとが示された。N-3 系脂肪酸の欠乏やその受容体である

未だ明らかとされていない。そこで我々は，反復社会的敗

GPR40/FFAR1 の阻害および欠損マウスへの RSDS 暴露は，

北ストレス（RSDS）誘導性の慢性疼痛モデルマウスを作

慢性疼痛の持続期間のさらなる延長をもたらした。一方，

製し，慢性疼痛の形成に対する脳内の n-3 系脂肪酸―脂肪脂肪酸の供給源の一つである脳内リン脂質は，RSDS 暴露

酸受容体シグナルの関与について検討した。

によって顕著に低下し，GPR40/FFAR1 のアゴニストである DHA の反復経口投与は，RSDS 暴露誘導性慢性疼痛のRSDS を暴露したマウスは，非暴露群と比較して，後肢306

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

形成を抑制した。

内動態の変化が，脂肪酸受容体シグナルの機能不全を介し以上の結果から，ストレス暴露に伴う n-3 系脂肪酸の脳て慢性疼痛形成機序に関与する可能性が示唆された。

（8）Exercise-induced hypoalgesia の脳メカニズム －mesocortico-limbic system の役割－
上
（1 和歌山県立医科大学医学部

勝也，仙波恵美子

リハビリテーション医学，2 大阪行岡医療大学医療学部理学療法学科）

ほとんど身体を動かさない生活習慣は慢性痛のリスクフ(Amyg)を含めた mesocortico-limbic system の機能低下が関ァクターとなるのに対して，継続的な有酸素運動は慢性痛

与することから NPP モデルマウスの VE に対する Amygの改善・予防に有効である。神経障害性疼痛（NPP）モデルの応答について検討した結果，
NPP に伴い生じた Amyg 中動物に運動を負荷すると疼痛行動が改善され（exercise-

心核(CeA)の興奮は VE により抑制され，これはとくに外induced hypoalgesia: EIH），これには神経系の様々なレベル

側外包核(CeC)で顕著であった。また VE は Amyg 内側基での鎮痛メカニズムが提唱されている。私達は，自発運動

底核(medBA)における Glu ニューロンの活性化を促し，さ(VE)が NPP によって抑制されていた外側腹側被蓋野

らに runner mice の NAc に注入した retrobeads red(RBR)は(latVTA)ドパミン(DA)ニューロンの活性化を促すととも

medBA に優位に取り込まれ，RBR 陽性ニューロンの約に，側坐核(NAc)lateral Shell の GABA 作動性ニューロンの75 %が VE により活性化されることがわかった。これらの活性化も高めることを示した。さらに VE による latVTA-

結果は，VE に伴う外側脚傍核-CeC 経路の抑制およびDA ニューロンの活性化には，背外側被蓋核(LDT)の

latVTA-NAc lat Shell 経路と medBA-NAc 経路の活性化をcholinergic(ACh)および glutamatergic(Glu)ニューロンと視介した mesocortico-limbic system の機能の改善が EIH に重床下部外側部(LHA)の orexin ニューロンが関与することも要な役割を果たすことを示唆した。

明らかにしている。痛みの慢性化には，脳報酬系に扁桃体（9）鎮痛を生じる痛みではない経験が慢性痛を変える－幻肢痛に対する催眠を通して－
水谷みゆき（愛知医科大学 学際的痛みセンター）

侵害刺激を受けた時の痛みは危険から本人を守るた

ざるを得ない病態もある。このような慢性痛の治療に対めの防衛反応である。高次脳機能が備わったヒトにおいして，神経系の活動を抑制する薬物療法や，身体の柔軟ては，侵害刺激に対する反応は侵害刺激だけでなく，そ性と機能を高める運動療法，認知行動療法がおこなわれれが生じる状況も含めた思考や象徴機能，感情などの内ている。認知行動療法は，慢性痛の問題を痛みに対する的機能の影響下に生じる情動反応となり，情動経験とし反応であるとみなし，痛みを維持させやすい身体状態をて記憶される。過去の記憶はさらに現在の経験に影響を改善するために非適応的な考えや行動を修正する。しか与え，ヒトの痛みは単なる防衛反応を超えた個人的な意

し本論では，痛み（痛み経験）そのものを治療対象とす

味をもった痛み経験である。ただし個人的情動経験である立場から検討を加えた。
急性痛でも患者の不安が非常に高い場合などでは，投っても，身体と分かちがたい痛みそのものである。
難治性慢性痛の中には，神経ブロックや NSAIDｓによ薬の増量を要したり，鎮静を要するなど，安全性の高いっては十分な鎮痛が得られず，侵害受容刺激が痛みの主鎮痛が困難な場合がみられる。情動としての痛みが，痛因としては認められず，心理社会的な要因の影響を考え

み経験として瞬間瞬間に成立していることについては，

307

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

急性痛と慢性痛で違いはない。慢性痛でも急性痛と同様

れ，常に痛みを感じ続けている。そうした患者も臨床催にこの瞬間の痛み経験があるが，その経験が持続し，変眠を用いた意識集中状態において，痛みではない経験を化し難い情動状態となっていることが急性痛と異なる得ることができる。そのような催眠鎮痛が有効であるた点であると考えられる。

めには，導入手続きなどに条件が認められた。

上記のような痛み経験の成立と保持は，神経系の機能

幻肢痛と幻肢痛をもった患者に対する催眠の内容ととしてみた場合，経験の成立と，経験が保持される記憶効果の検討を通して，慢性痛の本質，その改善や緩和機や条件付けの機能と対応していると考えられる。実際に序について論じた。

難治な慢性痛患者には痛みについての反芻思考がみら（10）オレキシン A による成熟ラット脊髄膠様質ニューロンのシナプス伝達の修飾－オレキシン B やオキシトシンの作用との比較
王

翀 1，熊本栄一 1，藤田亜美 1,2（1 佐賀大学医学部 生体構造機能学講座，2 福岡歯科大学 機能生物化学講座）

オレキシン A は，オレキシン B やオキシトシンと同ン A が自発性の興奮性や抑制性のシナプス伝達に及ぼ様，脊髄後角で鎮痛に働く視床下部由来のペプチドであす作用を調べた。その結果，オレキシン A はオレキシンる。我々は以前，痛み伝達制御に重要な役割を果たす脊1 受容体の活性化により，（１）オレキシン B やオキシ

髄膠様質ニューロンにおいて，（１）オレキシン B によトシンと同程度の効率で神経終末から起こるグルタミ

るオレキシン 2 受容体の活性化により，神経終末から起ン酸の自発放出を増加させること，（２）オレキシン B

こるグルタミン酸の自発放出増加と膜の脱分極が誘起

より 4 倍位高い効率で膜を脱分極させること，（３）され，その結果，GABA ではなくグリシンを介する自発

GABA やグリシンを介する自発性の抑制性シナプス伝達性の抑制性シナプス伝達が促進されること，また，（２）を促進させることが明らかになった。以上より，オレキ

オキシトシンによるオキシトシン受容体の活性化によシン A，オレキシン B およびオキシトシンによる膠様質

り，膜の脱分極が誘起され，その結果，GABA やグリシニューロンのシナプス伝達の修飾，つまりそれらの鎮痛ンを介する自発性の抑制性シナプス伝達が促進される

作用機序に共通点や相違点があることが明らかになっことを報告した。今回，成熟ラット脊髄横断薄切片の膠た。

様質ニューロンにパッチクランプ法を適用し，オレキシ（11）神経障害性疼痛における長鎖非コード RNA Neat1 の作動機構の探索
坂井

敦 1，丸山基世 1,2，福永津嵩 3,4，浜田道昭 3,5,6，岡田尚巳 7，鈴木秀典 1（日本医科大学１薬理学，2 実験動物管理室，7 分子遺伝医学，3 早稲田大学理工学術院，
4 東京大学情報理工学系研究科，5 産総研‐早稲田 CBBD-OIL，6 日本医科大学）

長鎖非コード RNA（lncRNA）は機能性 RNA として本研究では神経障害性疼痛モデルラットにおける様々な生命機能に関わることが報告されてきている。

lncRNA の関与を検討した。RNA シーケンスにより脊髄

lncRNA はコード遺伝子以上に豊富な種類が，特に神経

後根神経節において複数の lncRNA が発現変化すること系において存在することが知られているが，疼痛疾患にが明らかになった。中でも，最も高い発現が見られ，神おける lncRNA の役割はあまり明らかになっていない。

経障害性疼痛下で発現上昇した Neat1 の機能解析を行っ308

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告た。In situ ハイブリダイゼーション法により，Neat1 は一ムを探索するために，Neat1 と結合する mRNA やタンパ

次感覚神経の核内に主に発現していることが明らかにク質を RNA-RNA 相互作用予測ツールである RIblast やなった。AAV ベクターを用いて一次感覚神経特異的に

標識 Neat1 のプルダウンにより探索し，Neat1 が神経機

Neat1 を発現低下させることにより，神経障害性疼痛が能や炎症反応へ関与する可能性を見出した。以上より，緩和された。さらに，Neat1 の発現抑制は神経傷害によNeat1 による遺伝子発現調節が神経障害性疼痛に関与する遺伝子発現変化の多くを抑制することが RNA シーケ

ることが示唆された。

ンスにより明らかとなった。Neat1 の作動分子メカニズ（12）痛覚を介した炎症と骨格の制御機構
丸山健太 1，高山靖規 2，富永真琴 2（１大阪大学免疫学フロンティア研究センター，2 生理学研究所細胞生理研究部門）

本邦では骨折などを背景とする要介護度 3 以上の患者

伝子改変動物を用いた骨代謝と炎症を同時に制御する数が 200 万を突破しており，その殆どが寝たきりに近い因子を探索するなかで，これまで知られていなかった複毎日をおくっている。長期臥床は肺炎や尿路感染のリス

数の骨自然免疫系制御因子の同定に成功してきた。また，クを増大させるのみならず，いわゆる褥瘡とよばれる皮遺伝学的に痛覚神経を除去した無痛マウスの表現型解膚の炎症を伴った損傷を誘発する。また褥瘡を放置する

析をすすめる過程で，骨代謝系・自然免疫系・痛覚神経と，潰瘍深度は容易に骨にまで到達し骨髄炎を生じうる。

系は個々の系が独立に機能している訳ではなく，外部環

こうした皮膚や筋骨格系のトラブルは高齢化の進展と境への適応を目的とした相互作用や機能重複による巧ともに増加しており，これに伴って老年医療における主

みな恒常性維持機構をビルトインしていることを明ら訴の７割以上が疼痛で占められるという事態が発生しかにしつつある。本講演では，「骨-自然免疫-痛覚トライている。それ故，骨破壊・感染炎症・痛みの三者を適切

アングル系」ともいうべき生理システムを分子レベルでにマネジメントするための治療標的同定は，QOL の低下

俯瞰的に解き明かすことを通じて新たな医療の創発をに苦しむ老年社会に福音をもたらしうる。演者らは，遺目指している我々の試みを紹介したい。

（13）がん化学療法誘発性末梢神経障害におけるシュワン細胞の役割と治療標的としての可能性
中川貴之，今井哲司，荻原孝史，小柳円花，松本真有奈，岩満優輝，松原和夫（京都大学医学部附属病院薬剤部）
一部の抗がん剤（白金製剤，微小管阻害薬など）は，与えること，白金製剤（オキサリプラチン，シスプラチ

副作用として高率にしびれ，感覚障害や痛みを症状とすンなど）はシュワン細胞にミトコンドリア障害を惹起す

る末梢神経障害（CIPN）を誘発するが，今なお有効な予ることにより細胞障害を引き起こすのに対し，微小管阻防法/治療法は確立されておらず，がん治療成績に影響を害薬（パクリタキセルなど）は，成熟シュワン細胞を脱与えることもある。これまで，CIPN は抗がん剤による感分化させることを明らかにしてきた。さらに，パクリタ

覚神経毒性が主な原因と考えられてきたが，我々は末梢キセルを処置することにより脱分化した培養シュワン

神経に髄鞘を形成するシュワン細胞に着目して検討を細胞からガレクチン-3 の産生が亢進，分泌されること，行ってきた。これまでに，抗がん剤が感覚神経に毒性をまた，パクリタキセルを反復処置したマウスの坐骨神経引き起こすより低濃度からシュワン細胞に直接障害をおよび血中でも検出された。さらに，ガレクチン-3 がマ

309

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

クロファージ遊走能を示すこと，ガレクチン-3 遺伝子欠

シュワン細胞を分化させる薬物を既承認医薬品/化合物

損マウスでは，機械過敏応答や坐骨神経へのマクロファ

ライブラリーからスクリーニングしており，複数の有望ージの集積が抑制されることを見出した。我々は現在，な薬物を同定している。

（14）化学療法誘発性末梢神経障害の原因物質としての HMGB1 の役割：
臨床データ解析と基礎研究を駆使したアプローチ
川畑篤史（近畿大学 薬学部 病態薬理学研究室）

我々は，DAMPs の１つである HMGB1 が化学療法誘投与により阻止された。TMa の CIPN 予防効果は IIa の発性末梢神経障害（CIPN）の発症に関与すること，また

酵素活性あるいは産生を阻害する抗凝固薬で抑制されthromomodulin（TM）の細胞外ドメインからなる TM alfa

た。単独効果を示さない低用量の OHP 投与後，抗凝固薬(TMa)が HMGB1 不活性化作用を介して CIPN の発症をを反復投与することで血中 HMGB1 濃度が上昇し CIPN

抑制することを報告している。今回は，TMa が thrombinが誘起された。生長会府中病院の OHP 投与患者の CIPN(IIa)による HMGB1 分解を促進することから，TMa のに関する臨床データ解析により，肝障害がリスク因子とCIPN 予防効果に及ぼす抗凝固薬の影響を調べた。また，して同定された。そこで，マウスにおいて肝障害が臨床データの解析により CIPN のリスク因子を同定し，HMGB1 依存的に OHP を増悪させることを証明した。

基礎研究によってそのメカニズムを検討した。マウスに

以上より，HMGB1 を不活性化する TM/IIa 系は CIPN のおいてオキサリプラチン（OHP）投与により誘起される発症を抑制的に制御すること，また肝障害によって

CIPN は，抗 HMGB1 中和抗体（AB）あるいは TMa の前

HMGB1 依存的に CIPN が増悪することが示唆された。

（15）FK506（タクロリムス）は TRPA1 チャネル活性化によって痛みを引き起こす
内田邦敏１，喜多知１，加藤健一１，鈴木喜郎 2，富永真琴 2，山﨑純１

（１福岡歯科大学 細胞分子生物学講座，2 生理学研究所 細胞生理研究部門）

免疫抑制剤の一つである FK506（タクロリムス）はアト

FK506 は TRPA1 チャネルを活性化することがわかった。

ピー性皮膚炎の治療にも塗布剤として用いられるが，一方単離したマウス後根神経節細胞においても，TRPA1 チャ

で灼熱感，痛み，痒みなどの副作用を引き起こすことが知ネル活性化に伴う細胞内カルシウム濃度上昇が観察されられている。本研究は，感覚神経や上皮細胞に発現するた。また，マウス後肢足底部に投与すると痛み関連行動がTRP チャネルに着目し，FK506 の副作用が生じるメカニ

観察された。一方，マウス背部に皮内投与し痒み関連行動

ズムを明らかにすることを目的とした。HEK293 細胞にを観察した結果，痒み行動は観察されなかった。以上の結TRP チャネルを強制発現させ，カルシウムイメージング

果より，FK506 は TRPA1 チャネルを活性化することで痛法並びにパッチクランプ法を用いて検討を行った結果，みを引き起こすことが示唆された。

310

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（16）蚊の唾液成分が動物の反射行動に与える影響の検討
駒走仁哉 1，酒井裕也 1，青柳誠司 1，鈴木昌人 1，高橋智一 1，細見亮太 1，福永健治 1，
歌

大介 2，安東嗣修 2，高澤知規 3，引土知幸 4，川尻由美 4，中山幸治 4（1 関西大学システム理工学部，2 富山大学医学薬学研究部，3 群馬大学医学部附属病院，4 大日本除虫菊㈱）蚊の唾液成分が直接動物の感覚神経に対し影響を与した後に，肢の皮膚表面に，0.5 M 塩酸を染みこませた

えるかどうかは現在のところ明らかとなっていない。そ濾紙を貼り付け，反射行動を解析した。その結果，生理

こで，生体の脊髄反射を利用し唾液成分の神経に対する

食塩水（n = 3），スペルミン（n = 8），アピラーゼ（n =効果について検討を試みた。

3）の滴下では脊髄反射に影響を与えなかったが，唾液溶
液（n = 6/8），スペルミジン（n = 2/8）の滴下では脊髄反アカイエカ（Culex pipiens pallens）50 匹の唾液腺を含む頭部を生理食塩水 800 μL 中にてホモジナイズ，その射が抑制された。

後遠心分離し，上清 300 μL を唾液溶液とした。アフリカ

次に脊椎を含む胴体部分も切除して下肢部のみとし，

ツメガエル（Xenopus laevis）の上頭骨部分を全て取り除

坐骨神経に唾液溶液を滴下し同様の実験を行った。そのき，露出した脊髄に，0.65％生理食塩水，唾液溶液，5 mM

結果，唾液溶液は濃度依存的に反射を抑制した。以上のスペルミン（蚊の唾液に含まれ，TRP チャネルとの関連ことから，蚊の唾液が僅かな濃度でも神経に何らかの作が報告されている），1 mM スペルミジン（同），アピラ

用をし，反射行動を抑制することが確認できた。

ーゼ（血液の抗凝固作用が知られている）各 3 μl を滴下（17）幼少期ストレス負荷マウスの脳内各種オピオイド受容体およびオピオイドペプチドの発現変化
中本賀寿夫，徳山尚吾（神戸学院大学 薬学部 臨床薬学研究室）
我々はこれまでに，幼少期に母子分離・社会隔離スト

母子分離を行い，生後 3 週目以降は単独で飼育した。

レス（MSSI）を負荷したマウスは，成熟期に情動障害をmRNA 発現変化は，リアルタイム PCR を用いて解析し引き起こし，神経障害性疼痛を増悪させることを報告した。生後 10 週目において，MSSI ストレス負荷マウスのている。この痛みの増悪機構には，内因性の疼痛制御を

中脳水道周囲灰白質（PAG）領域の各種オピオイド受容担う各種オピオイド受容体やオピオイドペプチドの発体（μ, δ および κ）の mRNA は，コントロール群と比較

現変容によって惹起されていることが示唆されるが，詳して有意に低下した。その他の領域においては，変化は

細は不明である。そこで本研究は，MSSI ストレス負荷マ

認められなかった。各種オピオイドペプチド（POMC,

ウスの脳内各領域におけるオピオイド受容体とオピオ

PENK および PDYN）の mRNA は，両群間で変化は認め

イドペプチドの変化について検討を加えた。MSSI スト

られなかった。以上の結果から，MSSI ストレスによってレスの負荷には，母子分離と隔離飼育ストレスを組み合惹起される成熟期における神経障害性疼痛の増悪機構わせたモデルを用いた。具体的には，生後 2 週目から 3には，PAG 領域の各種オピオイド受容体の発現低下が関週目の間に，1 日 6 時間仔マウスを別々のケージに移し，与している可能性が示された。

311

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（18）電気生理学的解析法を用いた蚊の唾液成分による機械的痛み刺激に対する効果の検討
北田博之 1，酒井裕也 1，青柳誠司 1，鈴木昌人 1，高橋智一 1，細見亮太 1，福永健治 1，
歌

大介 2，安東嗣修 2，高澤知規 3，引土知幸 4，川尻由美 4，中山幸治 4（1 関西大学システム理工学部，2 富山大学医学薬学研究部，3 群馬大学医学部附属病院，4 大日本除虫菊㈱）蚊の口針は細く，皮膚の痛覚神経に当たる確率を小さく

遠心分離し，上清 300 μL を唾液抽出溶液とした（唾液溶

している。一方ダニやヒルは痛覚神経を抑制する唾液を最液）．脊髄後角表層から記録を行い，皮膚受容野へ 0.9%

初に注入した後，太い口器で吸血することが知られている。

生理食塩水，唾液溶液，0.5 %リドカインを各 50 μL 投与

しかし，蚊の唾液に神経を直接抑制する効果があるかは現し，フォンフライフィラメント（vFF）で皮膚受容野を刺在わかっていない。そこで本稿では，成熟ラット脊髄後角激した際に誘起される発火頻度を解析したところ，薬物投表層ニューロンから in vivo 細胞外記録を行い，蚊の唾液

与前の vFF 誘発発火頻度に対して唾液溶液（n = 7），0.5 %抽出物を投与した際，皮膚受容野への機械的痛み刺激に対リドカイン（n = 7）投与により vFF 誘発発火頻度が有意していかなる影響を及ぼすか解析を試みた。

に抑制された。

アカイエカ（Culex pipiens pallens）50 匹の唾液腺を含む

これらの結果から，唾液には弱いながら機械的痛み刺

頭部を，生理食塩水 800 μL 中にてホモジナイズ，その後激を抑制する効果があると考えられた。

（19）帯状疱疹関連痛に対する methylcobalamin の効果と作用機序の解明
菊川孝，歌大介，久米利明，安東嗣修（富山大学医学薬学研究部薬学研究科）
帯状疱疹関連痛（帯状疱疹痛，帯状疱疹後神経痛痛（帯状疱疹痛）は皮疹発生より前から認められた。更

<PHN>）の疼痛コントロールは既存の鎮痛薬では難しく，に，その疼痛は，皮疹治癒後も慢性的に持続した（PHN）。

新規鎮痛薬の探索が求められている。Methylcobalamin帯状疱疹痛は，MeCbl の単回投与により抑制された。ま

（MeCbl）はビタミン B12 の類似体であり，末梢神経障たウイルス接種後 5 日目からの MeCbl の連続投与は，害の疼痛緩和に用いられている。そこで，本研究では，

PHN の発症を抑制した。帯状疱疹モデルマウスの後肢足帯状疱疹モデルマウスを用いて MeCbl の帯状疱疹関連蹠の皮膚では，一次求心性線維の減少が観察され，ウイ痛に対する効果を検討し，更に疼痛抑制機序の解明を試

ルス接種後 5 日目からの MeCbl の連続投与により，そのみた。

修復が促進された。

帯状疱疹モデルマウスは，単純ヘルペスウイルス 1 型

以上の結果より，MeCbl には「急性鎮痛効果」と皮疹を後肢大腿部に経皮接種し作製した。疼痛は，後肢足蹠

発生時からの連続投与による「PHN 予防効果」があり，への絵筆による撫で刺激に対する後肢の動作（振り動作，損傷した一次求心性線維の修復促進が MeCbl による

舐め動作など）をスコア化することで評価した。

PHN の発症予防に一部関与することが示唆される。

ウイルス接種後 5 日目から帯状の皮疹が生じ，また疼312

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（20）Oxaliplatin 誘発末梢神経障害性機械的 allodynia に対する aucubin の効果
前坂未紀 1，當銘一文 2，小松かつ子 2，歌

大介 1，久米利明 1，安東嗣修 1（１富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学研究室，
2 富山大学和漢医薬学総合研究所生薬資源科学分野）

抗がん薬 oxaliplatin は主に大腸がんに用いられる。そAucubin の連続腹腔内投与は，oxaliplatin 誘発機械的の一方で，副作用として末梢神経障害（特に allodynia なallodynia の増悪を抑制した。末梢神経障害性疼痛の脊髄

どの不快な異常感覚）を生じ，がん患者の QOL の低下ににおけるミクログリア及びアストロサイトの活性化が加え，抗がん薬投与の休薬へと繋がることから臨床上問重要な役割を担っていることが知られている。

題となっている。しかしながら，このような末梢神経障

Oxaliplatin は，脊髄において活性化ミクログリアを増加

害性の不快な異常感覚に対する有用な薬物はほとんどしなかったが，活性化アストロサイトを増加させた。こない。我々は，これまでに生薬車前子の含有成分であるの活性化アストロサイトの増加は，aucubin の連続投与にaucubin がマウスの paclitaxel 誘発機械的 allodynia の増悪より抑制された。以上の結果より，aucubin は oxaliplatinを抑制することを見出した。そこで本研究では oxaliplatinによる活性化アストロサイトの増加を抑制することで誘発末梢神経障害への aucubin の効果とその作用機序を

機械的 allodynia の増悪を制御すると示唆される。

検討した。

（21）脳卒中後疼痛モデルマウスにおける orexin-A 投与の影響
松浦渉，中本賀寿夫，徳山尚吾（神戸学院大学薬学部 臨床薬学研究室）

脳卒中後疼痛（central post-stroke pain: CPSP）は，脳卒

von Frey test を用いて評価した。BCAO 3 日後によって認中後に生じる難治性の合併症として知られているが，詳められた逃避行動回数の増加は，orexin-A を脳室内投与

細な機序は解明されていない。近年，脳卒中後に神経ペすることによって有意に抑制された。この抑制効果は，

プチドの一つである orexin が減少することが知られていアドレナリン α2 受容体およびセロトニン 5-HT1A 受容る。この orexin は痛みを抑制するとの報告もある。本研

体アンタゴニストを脊髄腔内投与することによって拮究において，CPSP モデルマウスにおける orexin-A 投与抗された。Orexin-A 投与後神経活性化マーカーの c-Fosの影響を検討した。
5 週齢の ddY 系雄性マウスを用いた。

発現増加が青斑核および縫線核において示された。これ

全脳虚血モデルマウスは 30 分間の両側総頸動脈結紮らの結果から，orexin-A は，下行性疼痛制御系を介して（bilateral carotid arteries occlusion: BCAO）によって作製

CPSP を抑制することが示唆された。

した。マウス後肢の機械的刺激に対する逃避行動回数は313

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（22）AIM-MRI を用いた慢性疼痛時のマウスの脳活動の可視化
稲波千尋 1，谷平大樹 2，菊田里美 2 3，粂

和彦 1，小山内

実 2，大澤匡弘 1（１名古屋市立大学大学院薬学研究科神経薬理学分野，
2 東北大学大学院医学系研究科医用画像工学分野，
3 京都大学霊長類研究所統合脳システム分野）【背景】慢性疼痛時には脳内の神経回路機能が影響を受【結果】神経障害群マウスでは，手術 2 週間後に，辺縁け，その機能が変化することが予想されるが，その詳細は系に属する扁桃体中心核，側坐核，線条体，淡蒼球，視床

未だ明らかになっていない。また，げっ歯類を用いた慢性後外側腹側核，海馬 CA3，中隔の神経活動が擬似手術群と疼痛モデルの脳イメージングでは，麻酔下の動物を用いる

比較して有意に上昇した。また，一次体性感覚と一次運動

ものがほとんどである。そこで本研究では，覚醒・無拘束・野の複合領域，二次体性感覚野，二次運動野，梨状皮質，

無刺激下の脳活動を測定することができる quantitative

島皮質の各脳領域においても神経活動の上昇が見られた。

Activation-induced manganese-enhanced MRI（qAIM-MRI）を【考察】覚醒下，無拘束・無刺激下の神経障害性疼痛モ
デルマウスにおいて，体性感覚の認知に関わる脳領域なら用いて慢性疼痛時のマウスの脳活動を解析した。
【方法】6 週齢の C57BL/6J マウスを用い，慢性疼痛とびに情動に関わる領域が活性化することが示された。これ

しては spared nerve injury（SNI）による神経障害性疼痛モ

は，慢性疼痛の緩和には，体性感覚を処理する脳領域の調デルを用いた。SNI 手術 2 週間後に MnCl2（0.2 mmol/kg ,節のみならず情動に関わる脳領域の調節が必要であるこi.p.）を 24 時間おきに 2 回投与した。投与 48 時間後に 1-とを示唆する。

3 %イソフルラン麻酔下で MRI 撮影を行った。

（23）ミラーイメージペイン発症における大脳皮質一次体性感覚野の役割
石川達也 1,2，江藤

圭 2，尾﨑紀之 1，鍋倉淳一 2（１金沢大学医薬保健研究域医学系 機能解剖学，2 生理学研究所生体恒常性発達研究部門）

慢性疼痛患者の一部にミラーイメージペインといわおける興奮性神経細胞は抑制性神経細胞による過剰抑れる患肢と対側の健常な領域においても慢性疼痛の症制を受けていることが示唆された。この抑制活動亢進が状が現れることがある。これまでの報告で，ミラーイメ

ミラーイメージペイン発症に関連するか検証するため，

ージペインの発症には脊髄のアストロサイトや後根神

GABAA 受容体のアンタゴニストである gabazine を投与

経節のサテライトセルの関与が示唆されているものの，したところ，5 層錐体細胞の樹状突起スパインの形成・障害側と同側の S1(ipsi-S1) における神経細胞やグリア消失（神経回路再編亢進を示唆する現象）が増加し，患細胞が関与しているかは不明であった。そこで，本研究肢と対側の後肢（健常肢）で痛覚閾値の低下が認められでは坐骨神経を結紮したモデルマウスを用い，ipsi-S1 にた。さらに，この閾値の低下はアストロサイトの活性化

おける神経細胞やアストロサイトの活動を in vivo 2 光子

を薬理学的に抑制すると生じなかった。以上の結果から，

Ca2+imaging 法により観察した。

ipsi-S1 において興奮性神経細胞及びアストロサイトの活動亢進による神経回路再編がミラーイメージペインをその結果，ipsi-S1 における１層抑制性神経細胞とアス発症する基盤となり得ると示唆された。

トロサイトの活動亢進が確認された一方で，興奮性神経細胞の活動は減弱していた。これは慢性疼痛時 ipsi-S1 に314

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（24）新生ラット摘出脳幹-脊髄-前肢付き標本を用いた痛み-呼吸促進反応の解析
荒田晶子 1，外村宗達 1, 2，野口光一 2（１兵庫医科大学 生理学・生体機能部門，2 兵庫医科大学 解剖学・神経科学部門）
本研究では，痛みがあると呼吸が速くなるような行動

プ法によりニューロンを記録した結果，非呼吸性ニューを摘出橋‐延髄‐脊髄標本に前肢を付けた標本を用い

ロンや吸息性，I-E ニューロンが記録され，その約半数はることにより，実験的に再現しようと試みた。摘出脳ブ

第 8 頚髄後根刺激に応答した。また，カプサイシン注入

ロック標本に前肢を付けた状態で取り出し，横隔神経にによっても発火が促進される非呼吸性ニューロンや吸つながる第 4 頚髄前根から呼吸リズムの指標として吸息

息性ニューロンが見つかったが，その中で，吸息性ニュ性活動を記録した。標本の前肢に痛み物質であるカプサーロンとして振舞っていたものが侵害刺激入力により，イシン（２％）を注入すると，呼吸は促進された。この電位が上昇し吸息－呼息切り替え(I-E)ニューロンに変化

促進は橋を除いた標本では現れないので，橋が関与するしたので，侵害刺激は腕傍核の吸息性ニューロンを I-E

ものと思われた。次に，この標本を電位感受性色素で染ニューロンに変化させることによって，呼吸を能動的に色し，第 8 頚髄後根（感覚入力）を刺激して，橋のどの終止させることを繰り返し行うことによって，呼吸促進

部分が反応するかを調べたところ，橋の背外測の腕傍核を引き起こしていることが推察された。

付近に光学的反応が認められた。そこからパッチクラン（25）線維筋痛症モデルラット脊髄後角細胞における侵害情報伝達の電気生理学的解析
歌大介 1，坪島功幸 2，田口徹3

（１富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学研究室，
2 富山大学大学院医学薬学研究部システム情動科学講座，
3 新潟医療福祉大学リハビリテーション学部理学療法学科）

線維筋痛症 (fibromyalgia, FM)は全身性の疼痛を主症

細は未解明である。そこで本研究では，in vivo パッチク状とする慢性難治性疾患である。近年，複数の FM モデ

ランプ法により脊髄後角表層細胞から記録を行い，自発

ル動物を用いた行動薬理解析より鎮痛効果を示す薬物

性興奮性シナプス後電流（sEPSCs）および抑制性シナプがいくつか報告されているが，その神経機構，特に，脊ス後電流（sIPSCs）の解析を行った。その結果，FM モデ

髄機構は不明な点が多い。我々はこれまでに，レセルピ

ルでは sEPSCs の発生頻度及び振幅が溶媒投与対照群にン投与による FM モデルを用い，in vivo 細胞外記録法に比べ有意に増加していた。一方，sIPSCs の発生頻度及びより脊髄後角細胞における自発発火及び von Frey フィラ

振幅は FM モデルで有意に低下していた。これらの結果

メント（vFF）による機械刺激により誘起される発火解析

から，興奮性シナプス応答が増大し，抑制性シナプス応を行い，一部の脊髄後角細胞において自発発火が発生し答が減弱した FM モデルの脊髄後角では，末梢からの機ており，更に，vFF 刺激に対する脊髄後角細胞の機械感

械入力を十分に抑制できず，より強い痛みシグナルを上受性が増大していることを明らかにしてきた。しかし，

位中枢に伝えていると考えられた。

脊髄後角細胞でのシナプス伝達機構の変容に関する詳315生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（26）マクロファージにおいてパクリタキセルにより誘発される内因性 H2S に依存した HMGB1 遊離：
化学療法誘発性末梢神経障害への関与
堂本莉紗，山口一樹，関口富美子，坪田真帆，川畑篤史（近畿大学 薬学部 病態薬理学研究室）
我々は，抗がん剤パクリタキセル（PCT）誘起末梢神経（PPG）あるいは β-cyano-L-alanine（BCA）によって抑制障害に，cystathionine γ-lyase（CSE）によって産生される気された。また，H2S ドナーである Na2S は，30-100 μM で体メディエーターの硫化水素（H2S）と，マクロファージ

RAW264.7 細胞からの HMGB1 遊離を誘起した。マウスに（Mφ）由来 high mobility group box 1（HMGB1）が関与す

PCT を反復投与し，von Frey 法で後肢足底における機械的ることを報告している。今回は，PCT により誘起される

侵害受容閾値を測定したところ，アロディニアが検出され，Mφ からのHMGB1 遊離へのCSE/H2S 系の関与を解析し，これは PPG あるいは BCA で抑制された。また，PCT 処置

PCT 誘起末梢神経障害における H2S 系と HMGB1 系のク

マウスでは坐骨神経において CSE を発現する Mφ の集積

ロストークの役割を検討した。Mφ 様 RAW264.7 細胞はが認められた。以上より，マウスにおける PCT 誘起末梢CSE を発現しており，PCT 刺激により誘起される HMGB1

神経障害には CSE/H2S 系に依存した Mφ からの HMGB1の細胞外放出は CSE 阻害薬である D,L-propargylglycine遊離が関与することが示唆された。

316

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

７．温熱生理研究会
2018 年 8 月 23 日－8 月 24 日
代表世話人：山下均（中部大学）

所内対応者：富永真琴（生命創成探究センター/生理学研究所）（１）Characterization of TRPA1 from disease vector mosquitoes
Tianbang LI1,2,3，Claire T. SAITO2,3，Shigeru SAITO1,2,3 and Makoto TOMINAGA1,2,3（1 Department of Physiological Sciences, SOKENDAI，
2 Division of Cell Signaling, National Institute for Physiological Sciences (NIPS)，

3 Thermal biology group, Exploratory Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS)）（２）休眠マウスの転写開始点解析から得られる休眠特異的遺伝子発現
砂川玄志郎，髙橋政代（理化学研究所生命機能科学研究センター網膜再生医療研究開発プロジェクト）（３）恒温植物の呼吸調節機構に関する研究
梅川

結 1, 2，伊藤菊一 2, 3

（１秋田県総合食品研究センター食品機能グループ，
2 岩手大学農学部，3 岩手大学次世代アグリイノベーション研究センター)（４）温めた心筋細胞に備わる収縮リズム恒常性とその分子機構の考察
新谷正嶺 1，樋口秀男 2，鷲尾

巧3

（１中部大学生命健康科学部生命医科学科，2 東京大学理学部 物理学科，
3 東京大学大学院新領域創成科学研究科人間環境学専攻）（５）ノルアドレナリン β 作用による褐色脂肪細胞ミトコンドリア－滑面小胞体－細胞外カルシウム連関
早戸亮太郎 1，日暮陽子 1，久場雅子 1，長井宏樹 1，山下均 2，久場健司 1（１名古屋学芸大学管理栄養学部管理栄養学科，2 中部大学生命健康科学部生命医科学科）（６）GLP-1 の自律神経反射を介したアドレナリン分泌促進と体熱産生作用：食事誘発性熱産生機構としての可能性
岩﨑有作 1，小沢一世 2，仙度光麻 2，谷田守 3，矢田俊彦 4（1 京都府立大学大学院生命環境科学研究科，
2 自治医科大学，3 金沢医科大学，4 関西電力医学研究所）（７）CREG１による褐色脂肪化メカニズムの解明
楠堂達也 1，橋本理尋 2，竹内

環 2，片岡直也 3，山下均2

（1 帝塚山学院大学人間科学部，2 中部大学生命健康科学部， 3 名古屋大学大学院医学研究科）（８）脂肪組織特異的 CREG1-Tg マウスを利用した CREG1 の褐色脂肪化における生理機能の検討
橋本理尋 1，遠藤優貴 1，楠堂達也 2，竹内環 1，山下均1（1 中部大学生命健康科学部，2 帝塚山学院大学人間科学部）（９）体熱産生機能を有する黒ショウガ成分の食品機能性に関する研究
紺谷靖英 1，寺原典彦 1，山下均 2（１南九州大学 健康栄養学部，2 中部大学 生命健康科学部）（10）食餌脂肪酸摂取による褐色脂肪組織活性化機構の検討後藤剛 1,2，Kim Minji1，古園智也 1，内田邦敏 3,4，岸野重信 1，高橋春弥 1，

高橋信之 1,2，狩野百合子 5，山崎純 4，小川順 1,2，富永真琴 3，河田照雄 1,2（１京都大学大学院 農学研究科，2 京都大学 学際融合教育研究推進センター，
3 生理学研究所

細胞生理研究部門，4 福岡歯科大学細胞分子生物学講座，5 神戸女子大学家政学部)

317

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（11）赤外線サーモグラフィ法を用いた非侵襲的なヒト褐色脂肪組織の評価法の確立
二連木晋輔 1，若林
鋤納

斉 2，松下真美 3，同道正行 1，鈴木新一 2，橋本

健 4，

心 1，菅沼彰子 1，河口八重子 1，斉藤昌之 5，坂根直樹 1（１京都医療センター予防医学研究室，2 北海道大学大学院工学研究院，
3 天使大学看護栄養学部，4 ㈱D-eyes，5 北海道大学）（12）TRPM8 チャネル活性化による薬剤誘発てんかん様異常脳波の抑制効果
森山博史 1，野村貞宏 1,3，木田裕之 2，井上貴雄 1，井本浩哉 1,3，
丸田雄一 1，藤山雄一 1，土師康平 1，美津島

大 2，鈴木倫保 1（1 山口大学大学院医学系研究科脳神経外科学講座，
2 山口大学大学院医学系研究科神経生理学講座，
3 山口大学医学部附属病院てんかんセンター）（13）末梢炎症による発熱と痛覚過敏を評価できるマウスモデルの確立
北川大夢 1，伊吹京秀 2，松村潔1

（1 大阪工業大学 工学研究科，2 京都府立医科大学 麻酔科）
（14）高温感受性一次感覚ニューロンの同定に向けた免疫組織化学的解析
片野坂公明（中部大学 生命健康科学部生命医科学科）（15）雌ラットにおいてエストロゲンがシナモアルデヒド刺激時の体温調節反応へ与える影響
小柳菜央，渥美小優季, 内田有希
（奈良女子大学生活環境学部心身健康学科生活健康学コース女性環境科学研究室）（16）体表の温度入力がマウスの自発的運動に及ぼす影響
増田雄太 1，永島

計2（1 早稲田大学 人間科学研究科，2 早稲田大学 人間科学学術院）（17）パッチ型センサによる暑熱下運動時の深部体温推定法の検討
時澤

健 1，岡

龍雄 1，土基博史 2，志牟田

亨2（1 独立行政法人 労働安全衛生総合研究所，2 ㈱ 村田製作所）（18）心拍周期測定による中学生の運動時における温熱負荷の評価
加藤一聖，永島計，丸井朱里，増田雄太（早稲田大学 人間科学研究科）（19）局所寒冷刺激時の皮膚血管反応と体温変動に及ぼす肥満度の影響
丸井朱里，永島計（早稲田大学人間科学学術院体温・体液研究室）【参加者名】
計・工業大学），内田有希・小柳菜央（奈良女子大学），楠丸井朱里・増田雄太・加藤一聖・藤木麻由香・唐木幸音・堂達也（帝塚山学院大学），砂川玄志郎（理化学研究所），

伊東花歩・篠宮森山博史（山口大学），紺谷靖英（南九州大学），富永

梅川

時澤結（秋田県総合食品研究センター），永島

諒・星野茜・宮坂智子（早稲田大学），

健（労働安全衛生総合研究所），山下

真琴・曽我部隆彰・鈴木喜郎・高山靖規・Derouiche Sandra・

均・片野

宇治澤知代・李片岡直也（名古屋大学），早戸亮太郎（名古屋学芸大学），

Thi Hong Dung・Mingyi Dong（生命創成探究センター/生後藤

理学研究所），Xiangmei Deng（South China Agricultural

剛（京都大学），二連木晋輔（京都医療センター），

岩崎有作（京都府立大学），松村University）

潔・北川大夢（大阪318

天邦・山野井遊・Feng Xiaona・Nguyen

坂公明・橋本理尋・新谷正嶺（中部大学），中村和弘・

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

【概要】
2018 年度の温熱生理研究会（代表 中部大学・山下 均

作用を示すことを報告した。二連木らはサーモグラフィ（以下敬称略））には温熱生理学の研究者が参集し，２ーを用いたヒト褐色脂肪評価法の開発について報告し日間にわたって最新の研究成果発表と活発な討論が行た。
森山らは TRPM8 作動薬のてんかん改善薬としての可われた。
演題では 18 題の最新研究成果が発表された。

能性を示した。北川らはマウスに zymosann を投与する

Li らは蚊の解析からチャネル活性の異なる TRPA1 バ

炎症誘発による発熱・痛覚過敏モデルを考案した。片野リアントを同定し，3 種類の新規アゴニストについて報坂は 50 ℃以上の高温を感受するが TRPV1 や V2 とは異告した。梅川らは恒温植物ザゼンソウの体温制御として，なる一次感覚ニューロンの存在を報告した。小柳らは卵呼吸調節による新規メカニズムを示した。新谷らは温度

巣摘出ラットのエストロゲンによる行動性体温調節にが心筋の収縮リズムの恒常性に寄与していることを示

与えるシナモンアルデヒドの影響について述べた。増田した。早戸らは褐色脂肪ミトコンドリアにおける熱産生

らはマウスを用いて暑熱環境下における自発運動と体とカルシウムサイクリングの連関を，岩崎らは食事誘発

温変化に関する研究結果を示した。また，熱中症リスク性熱産生における GLP-1 の働きについてアドレナリン

管理への応用を目的として，時澤らは開発中の小型パッ分泌を促進する新規経路を明らかにした。楠堂と橋本ら

チ型センサーについての評価結果を，加藤らは装着型セ

は CREG1 が褐色脂肪分化を促進する新規内分泌因子でンサーを用いて運動時の男子中学生を評価した結果をあり，食事誘発性肥満を改善することを示した。紺谷ら報告した。丸井らは局所寒冷刺激による寒冷血管拡張反は黒ショウガに含有されるポリフェノールが脂肪分解応に及ぼす肥満度の影響には性差が見られることを報を伴う体熱産生を促進することを，後藤らは魚油由来の告した。いずれの報告においても有意義な議論がなされ，脂肪酸が TRPV1 を介して褐色脂肪機能を亢進し抗肥満懇親会においても議論が継続された。

（1）Characterization of TRPA1 from disease vector mosquitoes
Tianbang LI1,2,3，Claire T. SAITO2,3，Shigeru SAITO1,2,3 and Makoto TOMINAGA1,2,3（1 Department of Physiological Sciences, SOKENDAI，
2 Division of Cell Signaling, National Institute for Physiological Sciences (NIPS)，

3 Thermal biology group, Exploratory Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS)）

Mosquitoes have long been recognized as crucial vectors forvector mosquitoes, and several TRPA1 variants were identified.

transmission of malaria and other epidemic diseases in tropical

14 amino acids were shown to be added at the N-terminus ofand subtropical areas. Transient receptor potential channel,

TRPA1B, which profoundly affected channel activity.

subfamily A, member 1 (TRPA1) channel of mosquito plays

Mosquito TRPA1 thermosensitivity was found to vary, andan important role in nociception. However, physiological

CpTRPA1 was found to have a lower temperature threshold forcharacteristics

been

heat-evoked activation. Chemosensitivity of TRPA1 channels

systematically studied. Here, TRPA1 from Anopheles gambiae

revealed differences not only between variants but also among(Ag), Anopheles stephensi (As), Aedes aegypti (Aa) and Culex

orthologues. Finally, we discovered three novel mosquito

pipiens pallens (Cp) were investigated. Responses of mosquito

TRPA1 agonists. Better understanding of functional properties

TRPA1 to heat or chemical stimuli were examined withof mosquito TRPA1 may inspire the design of control methods

calcium imaging and whole-cell patch-clamp recording.

for mosquito-borne diseases.

ofmosquito

TRPA1

have

not

Multiple TRPA1 channels have been cloned from disease319

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（2）休眠マウスの転写開始点解析から得られる休眠特異的遺伝子発現
砂川玄志郎，髙橋政代（理化学研究所生命機能科学研究センター網膜再生医療研究開発プロジェクト）
マウスは基礎代謝を正常時の 30％程度まで低下させ眠の可逆性と必要環境の 2 つ特徴に注目し，様々な代謝

る「休眠」という状態に入ることで，飢餓などの危機的状態においたマウスの筋肉を解析したところ，休眠中に状況を乗り越えることができる。休眠は能動的低代謝と特異的に上昇する mRNA を 226 個，休眠中に特異的に低呼ばれる現象のひとつで全身の基礎代謝が低下し，結果

下する mRNA を 61 個，合計で 287 個の休眠特異的なプ

的に体温も正常時と比較して著しく低下する。しかし，

ロモーターを同定した。さらに，断休眠，つまり，マウ

末梢組織の低代謝がどのように維持され，低温耐性を得

スは休眠に入りたいが入れない状態を生成し筋肉のｍているかわかっていない。そこで，末梢組織の低代謝メ

RNA を調べたところ，休眠特異的プロモーターにも含まカニズムを理解するために，様々な代謝状態にあるマウれていた Atf3 という転写因子の発現が増えていること

スの筋肉の RNA 発現を調べ，休眠中の筋肉でどのようかわかった。この転写因子のモチーフは休眠特異的プロな転写が特異的に行われているか調べた。特に，本研究モーターにエンリッチされていることもわかった。今後では CAGE-seq という転写開始地点を網羅的に調べる手は，休眠特異的プロモーターを摂動させることで，休眠法を用いてプロモーター毎の転写量の定量を試みた。休表現型がどのように変化するか検証をしていきたい。

（3）恒温植物の呼吸調節機構に関する研究
梅川

結 1, 2，伊藤菊一 2, 3

（１秋田県総合食品研究センター食品機能グループ，
2 岩手大学農学部，3 岩手大学次世代アグリイノベーション研究センター）

一般に植物の体温は外気温と共に変動するが，ある種の物の恒温性が観察される呼吸調節範囲において負の値を植物は開花期特異的な恒温性を示すことが知られている。

示すことが明らかになった（Umekawa et al., 2016）。今回

例えば，早春の寒冷環境下で開花するザゼンソウは，氷点の発表においては，負の活性化エネルギーという概念がも下を含む外気温の変動においても，肉穂花序と呼称される

たらした，細胞レベルで行われるザゼンソウの体温制御メ

花器の温度を 23 ℃内外に維持できる（Seymour et al., 2009）。

カニズムについて紹介するとともに，ザゼンソウ以外の恒このような植物の恒温性は，発熱器官温度と逆相関を示す

温植物に関する一連の解析の結果についても報告したい。

呼吸調節により達成されることが報告されていたがSeymour, R. S., Ito, Y., Onda, Y. & Ito, K., Biology Letters: 5,（Seymour et al., 2010），その分子基盤は長い間不明のま

568-570 (2009).

まであった。本研究においては，ザゼンソウ肉穂花序の呼Seymour, R. S., Lindshau, G. & Ito, K., Planta: 231, 1291-1300

吸調節機構を明らかにすることを目的に，肉穂花序の呼吸(2010).

反応に関する活性化エネルギー（Eo）の温度応答性を解析

Umekawa, Y., Seymour, R. S. & Ito, K., Scientific Reports: 6,

した。その結果，Eo が温度に対して動的に変動し，本植

24830 (2016).

320

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（4）温めた心筋細胞に備わる収縮リズム恒常性とその分子機構の考察
新谷正嶺 1，樋口秀男 2，鷲尾

巧3

（1 中部大学生命健康科学部生命医科学科，
2 東京大学理学部

物理学科，

3 東京大学大学院新領域創成科学研究科人間環境学専攻）

心臓は，確率的にしか振舞えないタンパク質ナノ分子

持しつつ，収縮リズムを一定に保つというリズムの恒常モーターの化学力学反応を一生涯休まず続く頑強な心

性のような性質を備えていることが明らかとなった。さ拍リズムに変換し，我々の生命活動を支える重要な臓器

らに，分子の化学力学反応に基づくシミュレーションでである。心拍リズムの破綻は速やかな死につながるため，現象の再現を試みると，心臓モデルの心拍効率を良くす

その仕組みには試行錯誤と淘汰の果ての叡智が詰まっる効果のある，新たな分子挙動の仮定を置かなければ現ていることが示唆されるが，その仕組みはまだ十分に分象の再現が出来ないことが明らかとなった。収縮リズム

かっていない。

を生み出す心筋細胞の温度範囲が深部体温の領域であ

近年我々は，温めた心筋細胞は心拍に近い周期の収縮

ること，発生する収縮リズムの周期が心拍数に近いこと

リズムを生み出すことを発見した。この発見により，筋から，ここで捉えた収縮リズムは，心拍を支える仕組み

節(サルコメア)には遅いカルシウム濃度への応答性を保であると考えられる。

（5）ノルアドレナリン β 作用による褐色脂肪細胞ミトコンドリア－滑面小胞体－細胞外カルシウム連関
早戸亮太郎 1，日暮陽子 1，久場雅子 1，長井宏樹 1，山下均 2，久場健司 1（1 名古屋学芸大学管理栄養学部管理栄養学科，
2 中部大学生命健康科学部生命医科学科）

褐色脂肪組織(BAT)は熱産生器官である。寒冷暴露にアからの Ca2+遊離，第 2 と第 3 相はこれによる ER からより交感神経からノルアドレナリン(NA)が放出されるの Ca2+遊離と細胞外 Ca2+流入により生じる事が，細胞外と，BAT では α 受容体および β 受容体が活性化される。

Ca2+の除去，ミトコンドリア膜電位とミトコンドリア内

前者は IP3 を生産し，滑面小胞体(ER)からの Ca2+遊離とCa2+の測定，UCP1 ノックアウトの効果からわかった。さ

細胞外 Ca2+流入の活性化により，速い大きな細胞内 Ca2+

らに，ミトコンドリアから ER への Ca2+連関は，IP3 受容濃度上昇を引き起こす。後者は，脱共役タンパク(UCP1)

体を介する Ca2+誘起性 Ca2+遊離（CICR）によることが，の活性化を介して強力な熱産生を促す。しかし，ミトコ

PLC 阻害剤の効果から明らかになった。以上の結果から，ンドリアでの脱共役と ER からの Ca2+遊離がどのようにミトコンドリアから ER への IP3 依存性の CICR，それに相互作用しているか，不明であった。

続く細胞外 Ca2+流入により，BAT での持続的な Ca2+濃度

本研究により，β 作用が 3 相性の持続的な細胞内 Ca2+上昇を来たし，Ca2+依存性 NADH 脱水素酵素の活性化を

濃度上昇を起こし，第 1 相は脱共役によるミトコンドリ

介して，長時間の熱産生が維持されることが示唆された。

321

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（6）GLP-1 の自律神経反射を介したアドレナリン分泌促進と体熱産生作用：
食事誘発性熱産生機構としての可能性
岩﨑有作 1，小沢一世 2，仙度光麻 2，谷田

守 3，矢田俊彦 4（1 京都府立大学大学院生命環境科学研究科，
2 自治医科大学，3 金沢医科大学，4 関西電力医学研究所）

食事誘発性熱産生（diet-induced thermogenesis: DIT）の（propranolol）の前処置により著しく抑制された。GLP-

作用機序について，未だ不明な点が多い。一方，腸の内1 によるアドレナリン分泌促進作用は，カプサイシンに分泌細胞で産生される Glucagon-like peptide (GLP-1)は食よる感覚神経除神経，及び副腎交感神経外科的切断によ後に分泌が亢進し，食後高血糖抑制（インスリン分泌促ってほぼ消失した。従って，薬理的投与法による GLP-1

進）及び満腹感創出に寄与することで重要な食後生理作は＜感覚神経-脳-交感神経＞軸を介して副腎からのアド用を誘導する。DIT も主要な食後生理作用であるが，レナリン分泌を促進し，エネルギー代謝亢進及び体温上

GLP-1 のエネルギー代謝亢進/熱産生作用への関与につ昇を誘導していることが示された。液体食を無麻酔下のいては明らかでない。本研究では，食後に分泌される内マウスへ投与すると，食後 1 時間の血中 GLP-1，アドレ

因性 GLP-1 および添加 GLP-1 について，エネルギー代

ナリン，直腸温が上昇した。この食後熱産生は，

謝亢進/熱産生作用，および，その機序として感覚神経-副propranolol の前処置で有意に抑制された。さらに，GLP-

腎交感神経反射とアドレナリンの関与を検討した。

1 受容体欠損マウスに液体食を与えると，食後 1 時間の麻酔下のラットに GLP-1 を静脈内投与すると，投与直血中 GLP-1 は上昇するものの，血中アドレナリン値と直後よりアドレナリン分泌が亢進し，酸素消費量と体温

腸温には全く変化が観られなかった。以上より，食後の（直腸温，褐色脂肪組織温度）が上昇した。GLP-1 によ

内因性 GLP-1 が，食後アドレナリン分泌と体温上昇に寄るエネルギー代謝亢進及び体温上昇は，β ブロッカー

与していることが示唆された。

（7）CREG１による褐色脂肪化メカニズムの解明
楠堂達也 1，橋本理尋 2，竹内

環 2，片岡直也 3，山下

均2

（１帝塚山学院大学人間科学部，2 中部大学生命健康科学部，3 名古屋大学大学院医学研究科）

褐色脂肪細胞はエネルギーを熱に変えて消費する細褐色脂肪分化における CREG1 の役割を明らかにする胞であり，小動物では寒冷時の体温維持やストレス時のために，褐色脂肪分化誘導カクテルのサブトラクション

発熱などに重要な役割を果たしている。近年，褐色脂肪実験を行った。その結果，CREG1 タンパク質の培地への組織がヒトにおいても存在することが示され，褐色脂肪

添加は甲状腺ホルモン（T3）の作用を代償した。褐色脂組織の活性化や増量がメタボ対策の１つとして注目さ肪マーカーである UCP1 のプロモーターを用いたレータれている。我々は Cellular Repressor of E1A-stimulated

ーアッセイにおいて，CREG1 は T3 と同程度に UCP1 プ

genes 1 (CREG1)が細胞レベルにおいても動物レベルにロモーター活性を上昇させた。また，CREG1 は甲状腺ホ

おいても褐色脂肪化因子として働くことを発見し，2016，

ルモン受容体と協調して UCP1 プロモーター活性を上昇

2017 年度の同研究会で報告した。しかしながら，CREG1させることが示された。以上より，CREG1 は甲状腺ホルが褐色脂肪化を促進するメカニズムについては未解明

モン系に作用し褐色脂肪化を促進しているのではないであった。今回の発表では，CREG1 による褐色脂肪化メかと考えられた。

カニズムについての研究結果について報告する。

322

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（8）脂肪組織特異的 CREG1-Tg マウスを利用した CREG1 の褐色脂肪化における生理機能の検討
橋本理尋 1，遠藤優貴 1，楠堂達也 2，竹内環 1，山下均1（１中部大学生命健康科学部, 2 帝塚山学院大学人間科学部）

医療が発展した日本では，
生活習慣病罹患率の増加が社としない中立温度環境（30℃）で飼育したマウスの BAT会問題となっており，生活習慣病態の改善に関わる研究のにおける CREG1 の発現変化や生理機能との関連について推進が望まれている。最近の研究により，中性脂肪の燃焼も報告がない。本研究では，CREG1 の生理機能を解明すにより熱産生を行う褐色脂肪の分化誘導促進が肥満の予るため，脂肪組織特異的 CREG1 トランスジェニック（Tg）

防・改善に効果的であることが明らかとされてきた。我々

マウスを作成して解析を行い，CREG1 が褐色脂肪化の促

は褐色脂肪の分化誘導に関連する因子として分泌糖タン進に寄与していることを明らかとした。加えて，CREG1-

パク質である Cellular Repressor of E1A-stimulated genes

Tg マウスの生理学的検査を実施し，興味深い結果を得た。

1(CREG1) を同定した。しかしながら，多様な細胞が存在

また，CREG1 の組織内局在と褐色脂肪化との関連ついてする褐色脂肪組織（BAT）における CREG1 の局在や発現解明するため，23℃と 30℃環境下で飼育したマウスのレベルに関する知見は得られておらず，加えて哺乳類が熱BAT について組織学的解析を実施し，得られた新規の知産生を必要とする生育温度環境（23℃）と，熱産生を必要

見について報告した。

（9）体熱産生機能を有する黒ショウガ成分の食品機能性に関する研究
紺谷靖英 1，寺原典彦 1，山下均2

（１南九州大学健康栄養学部, 2 中部大学生命健康科学部）［目的］黒ショウガ（Kaempferia parviflora, Kp）は熱帯［結果と考察］Kp から抽出した成分を同定した結果，アジア原産のショウガ科の植物で，その根茎に黒紫色色

親水性画分にペオニジン 3-ルチノサイドなどが同定さ素を含み，体熱産生などの多様な機能性を有することがれた。また，脂溶性画分には 12 種類以上の紫外吸収成分

知られている。我々は，この黒ショウガ成分の体熱産生が含まれていた。いずれも既知のアントシアニンおよびと脂肪分解作用との関連性について検討した。

メトキシフラボンであった。3T3-L1 細胞への効果を検討［方法］Kp から抽出したポリフェノール類の同定はした結果，細胞内の中性脂肪量は有意に減少し，放出さESI-TOF/MS などの機器分析法により行った。培養細胞

れる遊離グリセロールと遊離脂肪酸は著しく増加した。

に対する Kp 抽出物の脂肪分解効果は脂肪細胞に分化さ同様に，食餌誘導性肥満マウスに対しても体重増加の抑せた 3T3-L1 細胞の中性脂肪，培養上清の遊離グリセロ

制と体脂肪量の減少が認められた。以上のことから，Kp

ールと遊離脂肪酸を測定した。実験動物に対する影響はに含まれるポリフェノール類は脂肪分解作用をともな

Kp 添加食を 3 ヶ月間与え，その間の体重変化などを測った体熱産生機能の食品機能性を有することが示唆さ

定した。

れた。

323

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（10）食餌脂肪酸摂取による褐色脂肪組織活性化機構の検討
剛 1,2，Kim Minji1，古園智也 1，内田邦敏 3,4，岸野重信 1，高橋春弥 1，

後藤

高橋信之 1,2，狩野百合子 5，山崎純 4，小川順 1,2，富永真琴 3，河田照雄 1,2（１京都大学大学院 農学研究科，2 京都大学 学際融合教育研究推進センター，
3 生理学研究所

細胞生理研究部門，4 福岡歯科大学細胞分子生物学講座，5 神戸女子大学家政学部）【背景・目的】魚油摂取は，褐色脂肪組織の熱産生に魚油投与が UCP1 発現上昇を強く惹起し，魚油に特徴的

重要な脱共役タンパク質１（UCP1）の発現亢進を惹起すな脂肪酸 EPA 投与によって，UCP1 発現量が増加した。

ることがげっ歯類において報告されている。本研究では，

そこで，TRPV1 活性化作用を有する脂肪酸について検討

魚油をはじめとする食餌油脂中の脂肪酸の摂取が褐色したところ，リノール酸の腸内細菌代謝産物である， 10-脂肪組織の熱産生機能に与える影響について明らかに

oxo-12(Z)-octadecenoic acid (KetoA)b が TRPV1 活性化作するため，検討を行った。

用を示すことを見出した。 KetoA 摂取は，野生型マウス【方法・結果】マウスに魚油を混餌投与したところ，において，抗肥満作用，褐色脂肪組織活性化作用などの高脂肪食誘導性肥満の抑制効果が認められた。魚油摂取作用を示したが，TRPV1 欠損マウスではこれらの効果は群では尿中カテコラミン量の増加，脂肪組織における認められなかった。

UCP1 発現増加が認められ，交感神経活性化に伴う褐色【結論】EPA や KetoA といった特定の脂肪酸は TRPV1

脂肪組織機能の活性化が示唆された。野生型マウスで認機能を介して褐色脂肪組織機能亢進を惹起することでめられた魚油摂取による UCP1 発現上昇は TRPV1 欠損

抗肥満作用を示すことが示唆された。

マウスでは認められなかった。種々の食用油脂の中でも（11）赤外線サーモグラフィ法を用いた非侵襲的なヒト褐色脂肪組織の評価法の確立
二連木晋輔 1，若林
橋本

健 4，鋤納斉 2，松下真美 3，同道正行 1，鈴木新一 2，

心 1，菅沼彰子 1，河口八重子 1，斉藤昌之 5，坂根直樹 1（１京都医療センター予防医学研究室，2 北海道大学大学院工学研究院，
3 天使大学看護栄養学部，4 ㈱D-eyes，5 北海道大学）

背景：ヒト褐色脂肪組織(BAT)は体脂肪や耐糖能に寄

寒冷曝露（薄着で室温 19℃，2 時間）で，サーモカメラ

与することが示唆されており，生活習慣病予防のターゲによる皮膚温度（鎖骨上窩，対照部位として鎖骨下）をットとして注目されている。しかしヒト BAT の標準的測定し，%鎖骨上窩の温度（[鎖骨上窩―鎖骨下]／鎖骨評価法である FDG-PET/CT は，被曝，2 時間の寒冷負荷

下×100%）を算出した。その後，相関分析，ROC 解析にが必要，機器が高価など制限が多く，ヒト BAT の評価法

より，FDG-PET/CT 法との対応関係を調べた。

の代替法の考案が期待されている。赤外線サーモグラフ

結果：IRT 法と FDG-PET/CT 法との関連性は，2 時間

ィ（IRT）は，非侵襲的かつ簡便に皮膚温を評価できる。

の寒冷曝露後（r = 0.76）で，常温（r = 0.10）や水浸漬後

BAT は寒冷時などに非ふるえ熱産生を起こす特徴を有（r = 0.40）と比較して高かった。また IRT 法による 2 時するため，BAT 近傍部（鎖骨上窩）の皮膚温度が BAT 活

間の寒冷負荷後の的中率は 85.4%であった。寒冷曝露に性の指標になる可能性がある。そこで，IRT 法によるヒよる皮膚温度変化は 20 分でプラトーに達しており，長ト BAT 活性評価の妥当性を検討した。

時間の曝露は必ずしも必要ないことが明らかとなった。
結論： IRT 法が BAT 活性評価のための FDG-PET/CT

方法：FDG-PET/CT 測定済みの 24 名の成人男性を対象に常温（27℃），水浸漬（両腕を 19℃の水に 5 分），

324

法の代替法になるかもしれない。

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（12）TRPM8 チャネル活性化による薬剤誘発てんかん様異常脳波の抑制効果
森山博史 1，野村貞宏 1,3，木田裕之 2，井上貴雄 1，井本浩哉 1,3，
丸田雄一 1，藤山雄一 1，土師康平 1，美津島

大 2，鈴木倫保 1（1 山口大学大学院医学系研究科脳神経外科学講座，
2 山口大学大学院医学系研究科神経生理学講座，
3 山口大学医学部附属病院てんかんセンター）【目的】局所脳冷却（15℃）は正常機能を維持したま

続時間，発火頻度および各周波数帯パワー（デルタ，シ

まてんかん異常脳波のみを抑制する。その作用機序はータ，アルファ，ベータ波）を解析し，イシリンの効果

Transient Receptor Potential(TRP)チャネルを含めた分子基を評価した。また，TRPM8 拮抗薬である AMTB をイシ

盤により明らかになりつつあるが，脳温度制御による抗リン注入直前に注入し，TRPM8 単独の抗てんかん作用を

てんかん作用を薬剤で代替するという着想に基づく研検討した。

究は極めて少ない。そこで，本研究では冷却温度 15℃で【結果】イシリンは皮質温度を変化させることなく用活性化する TRP チャネルのうち TRPM8 チャネルを対象

量依存的にてんかん様異常脳波を抑制した。特に，3 mMに，ペニシリン G (PG) 誘発てんかんモデルを用いて，のイシリン投与はてんかん様異常脳波のスパイク振幅，

抗てんかん作用を検討した。

持続時間，発火頻度をいずれも抑制し，てんかん様異常【対象・方法】10―11 週齢の S.D.系雄性ラットの皮質

脳波により増加した各周波数帯別パワーを基礎律動レに PG を 400 単位注入し，皮質焦点性てんかんモデルをベルまで抑制した。これらのイシリンによる抑制効果は作製した。TRPM8 および TRPA1 作動薬であるイシリン

TRPM8 拮抗薬である AMTB 投与によって消失した。
【結論】TRPM8 作動薬は新規抗てんかん薬の候補となを PG 注入 90 分後に注入し，ECoG および皮質温度を 4る可能性を示した。

時間記録した。てんかん様異常脳波のスパイク振幅，持（13）末梢炎症による発熱と痛覚過敏を評価できるマウスモデルの確立
北川大夢 1，伊吹京秀 2，松村潔1

（1 大阪工業大学 工学研究科，2 京都府立医科大学 麻酔科）
温の記録，および脳内 cyclooxygenase-2(COX-2)と PGE2 の【目的】炎症には発熱と痛覚過敏が伴う。これら両反応には中枢で産生された prostaglandin E2(PGE2)が共通のメ測定を行った。

ディエータ―として関わっている。PGE2 はアラキドン酸【結果】zymosan 投与で後肢は腫脹し，明期の体温上昇が(AA)を初発物質として産生される。発熱時の AA 供給に認められた。zymosan 投与後，脳内の COX-2 量，PGE2 量

は，従来から考えられていた phospholipase A2 ではなく，が上昇していた。免疫染色により，COX-2 の脳血管内皮monoacylglycerol lipase(MGL)が関わっているという説が細胞での発現が認められた。このことから，zymosan 投与2015 年に発表された。本研究では，PGE2 依存性の発熱とによる発熱に，脳内 AA カスケードが関わっていることが

痛覚過敏の両方を評価できるマウスモデルを確立し，確認できた。以上の結果から，zymosan 皮下投与は末梢炎

MGL の関与を検討する基盤とした。

症によるマウス発熱・痛覚過敏モデルとして有用であることが示された。今後，このモデルで MGL の発熱・痛覚過【方法】マウスの後肢足底部皮下に，酵母細胞壁の多糖質である zymosan を投与し，自由行動下における深部体敏への関与を検討する。

325

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（14）高温感受性一次感覚ニューロンの同定に向けた免疫組織化学的解析
片野坂公明（中部大学 生命健康科学部生命医科学科）

これまで，一次感覚ニューロンに発現する高温受容体

potential vanilloid 1) の欠損マウスにおいても観察された分子が複数報告されており，温度感覚や痛覚への関与がことから，TRPV1 に依存しない高温感受性ニューロンの示唆されている。しかしながら，50℃以上の高温による存在が示唆された。また，その多くは CGRP(calcitonin

熱性疼痛に関わる温度受容・情報変換の詳細は明らかで

gene-related peptide) 陽性のペプチド作動性ニューロンではない。本研究では，侵害受容性の一次感覚ニューロン

あり，Isolectin B4 に陰性のタイプのニューロンであった。

にみられる神経活動依存的な ERK (Extracellular signal-

一方，50℃の熱に感受性をもつことが知られている

regulated kinase) 分子のリン酸化反応を利用して，50℃以TRPV2 の欠損マウスにおいても，高温感受性 pERK 陽性

上の高温に感受性を有する一次感覚ニューロンの同定

細胞の割合は正常マウスと同レベルであった。加えて，を試みた。さらに免疫二重染色を用いた同細胞での発現

培養一次感覚ニューロンでのホールセルパッチクラン

分子の解析により，50℃以上の高温受容に関わるニュープ記録により 50℃以上の閾値で活性化電流を生じた細ロンのタイプを調べた。50℃以上の熱刺激により pERK

胞は，すべてが抗 TRPV2 抗体に陰性であった。以上の結（リン酸化 ERK）陽性を示す一次感覚ニューロンは，約果から，TRPV1 および V2 に依存しない高温感受性一次43 ℃ を 閾 値 と す る 熱 受 容 体 TRPV1(Transient receptor

感覚ニューロンの存在が示唆された。

（15）雌ラットにおいてエストロゲンがシナモアルデヒド刺激時の体温調節反応へ与える影響
小柳菜央，渥美小優季，内田有希（奈良女子大学生活環境学部心身健康学科生活健康学コース女性環境科学研究室）【目的】本研究は，雌ラットにおいてエストロゲン（E2）時の場合 E₂(+)群では CA 塗布の方が vehicle 塗布よりもがシナモン抽出物のシナモアルデヒド(CA)刺激時の体有意に高かった。環境温 27℃，16℃時の尾部皮膚温変化

温調節反応に与える影響について調べることを目的と

量は，E₂(−)，E₂(+)両群で CA 塗布の方が vehicle 塗布よした。

り有意に低かった。環境温 27℃時の尾隠し行動時間は，【方法】9 週齢の Wistar 雌ラットを麻酔下で卵巣摘出E₂(+)群において CA 塗布が vehicle 塗布よりも有意に短し，E2（22.3 mg）含有（E2(+)）または非含有（E2(−)）の

く，環境温 16℃時では，E₂(−)，E₂(+)両群において CA 塗

シリコンチューブを留置した（E₂(+)群，E₂(−)群，各群

布が vehicle 塗布より有意に短かった。

n=9）。ラットの体幹に 30%CA または対照としてエタノ【結論】E₂の有無に関わらず，CA 塗布には尾部皮膚ール（vehicle）を塗布し，環境温 16℃の寒冷暴露または温を低下させる作用があることが明らかとなった。雌ラ

対照として環境温 27℃の室温暴露を 2 時間行った。

ットにおいて E₂は CA 塗布時の体温調節反応に影響し【結果】環境温 27℃時の腹腔温変化量は，E₂(−)群ではないと推測された。

CA 塗布の方が vehicle 塗布より有意に低く，環境温 16℃

326

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（16）体表の温度入力がマウスの自発的運動に及ぼす影響
増田雄太 1，永島

計2（１早稲田大学 人間科学研究科，2 早稲田大学 人間科学学術院）

暑熱環境下ではヒトの自発的運動の強度が低下する。

試行をそれぞれ 2 日間行った。負荷条件はランダムとしこの機序として深部体温上昇や，それに伴う循環動態のた。暗期のデータのみを解析対象とし，対応のある 2 元変化以外にも，皮膚からの温度入力に起因する疲労感が

配置分散分析で統計処理を行った。

重要であると考えられている。しかし，ヒトの温熱的疲

輪回し運動の回転数は 19:30-1:30 間に Hot 試行で有意労感を定量的に評価することは難しく，個体差も大きい。

に低下し(Hot:14±30 vs Control:273±201 回 @23:00)，活

そこで，マウスによる暑熱下，自発運動モデルを作成し，動回数は 20:00-0:30 間で有意に低下した。腹腔内温は評価を行ったので報告する。

20:30-1:30 間に Hot 条件で有意に低く(Hot:36.9±0.4 vs

7 週齢 C57BL/6J 雄マウス 8 匹を対象とした。マウスのControl:37.9±0.8 ℃ @23:00)，3:30-4:30 間に Hot 条件で腹腔内に温度と活動量が測定可能な IC チップ型デバイ

有 意 に 高 値 を 示 し た (Hot:38.0 ± 0.2 vs Control:36.4 ±スを留置した。マウスは，環境温 25℃で個別飼育とし，1.0 ℃ @23:00)。

半閉鎖型ケージ内に水平型ランニングホイールをおき，マウスは，腹腔内温の上昇を伴わず，環境温度に依存

自由運動をさせた回転数を連続測定した。酸素消費量をした自発的運動の低下が認められた。この結果は，皮膚間接カロリーメトリ法にて測定した。測定環境に慣れたからの温度入力に起因するヒトの運動疲労モデルとし後に，暗期（19:00-6:59）の 19:00-1:00 のみを環境温 33℃て使用できる可能性を示唆している。

とする Hot 試行および，環境温 25℃のままとする Control（17）パッチ型センサによる暑熱下運動時の深部体温推定法の検討
時澤

健 1，岡

龍雄 1，土基博史 2，志牟田

亨2（1 独立行政法人 労働安全衛生総合研究所，2 ㈱ 村田製作所）
温(Tp)を求めた。

労働現場の熱中症による死傷者は減少する傾向にない。近年，生体情報のリアルタイムモニタリングによる

1 時間の運動により Te は 37.1±0.1℃(平均値±標準偏危険予知システムが現実味を帯びてきたが，深部体温を差)から 38.0±0.3℃まで，Tp は 37.3±0.2℃から 37.9±

非侵襲的かつウェアラブルに測定する技術は確立され0.2℃まで上昇した。運動時 5 分毎にプロットした Te とていない。本研究では，パッチ型で皮膚表面の熱流束デ

Tp の誤差は 0.04±0.18℃であった。

ータを用い，双熱流法の原理を応用して深部体温を推定

非侵襲的に深部体温を推定する研究は，有線型で前額

し，侵襲的な測定による深部体温と比較すること目的とにおいて熱流補償法の原理から推定する方法や，心拍数，した。

皮膚温，活動量から推定する方法も近年改良が進んでい健常成人男性を対象に，室温 35℃（相対湿度 50%）にる。これらと比較して本研究による推定値の誤差はほぼ

おいて，5 km/h の歩行を 1 時間行った。食道温(Te)を侵同等であったが，シンプルなウェアラブル機器として優襲測定としてモニターし，パッチ型センサを左鎖骨下れており，作業に支障のない形態での熱中症リスク管理

3cm に貼り付けた。パッチ内のデータ（2 点の熱流束，4システムに貢献する可能性がある。

点の温度）から最適なアルゴリズムを決定し推定深部体327

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（18）心拍周期測定による中学生の運動時における温熱負荷の評価
加藤一聖，永島計，丸井朱里，増田雄太（早稲田大学 人間科学研究科）
体温調節機構をはじめとする自律神経機能は，発達段ツール㈱；Smartfit, KURABO 社）を用いて運動中の心拍階である小中学生においては未発達であることが知ら

数，RR 間隔，衣服内温度，体動を連続評価した。装着型れている。そのため熱中症などの体温障害リスクは成人

センサを用いて運動中の活動量，心拍数変化を連続測定と比較し高く，その機序も異なると考えられる。しかし，した。環境評価として WBGT(wet bulb globe temperature)

研究は実験室内にとどまり，実際の運動現場での社会活を使用した。測定期間は 2018 年 5 月下旬から，10 月ま動や季節変動を加味した影響は不明である。本研究ではでの予定とする。運動前後の体重測定により運動中の水

暑熱順化と環境温度の変化による運動時の温熱負荷を分補給を，アンケートにより疲労度と口渇感を評価した。

中心とした生体負荷への影響を定量化することを目的

運動強度，継続時間，休息，飲水量については介入を行とした。

わないものとした。

健康な男子中学生 18 名を対象として実験を行った。

本研究会では，現時点での解析結果について報告する。

装着型の心電，加速度，温度センサ（myBeat, ユニオン（19）局所寒冷刺激時の皮膚血管反応と体温変動に及ぼす肥満度の影響
丸井朱里，永島計（早稲田大学人間科学学術院体温・体液研究室）

実験中の腋窩温度，温度・痛み感覚スコアを測定した。さ末梢への局所寒冷刺激により局所末梢で観察される血管収縮後に発現する血管拡張反応は，寒冷血管拡張（CIVD）

らに冷え性に関するアンケートを実施した。

反応と呼ばれる。CIVD 反応は耐寒性の一指標に用いられLF 群は実験を通して，皮膚温が NF 群よりも低かった。

ており，加齢，性別，基礎代謝量など多数の影響因子が報一方で LM 群は実験を通して，皮膚温が NM 群より高か告されている。本研究では青年男女において，局所寒冷刺った。実験中の腋窩温は，LF 群が実験を通して NF 群よ

激時における皮膚血管反応と体温変動に肥満度が影響すりも高かったが，男性では BMI による差は見られなかっるか調べた。

た。温度感覚，痛み感覚については男女ともに BMI によ

被験者は男子大学生 39 人，女子大学生 48 人とした。群る差は見られなかった。冷えに対する自覚は，男女ともにNormal 群よりも Low 群で高かった。

は，日本肥満学会で定義される「痩せ」である BMI が 18.5
未満を Low 群（男性 5 人：LM 群，女性 10 人：LF 群），

本研究より，痩せ型の女性は CIVD 反応が低く，一方で同基準により「標準」とされる BMI が 18.5 以上 22.0 以下

痩せ型の男性は CIVD 反応が高かったことから，局所寒冷を Normal 群（男性 34 人：NM 群，女性 38 人：NF 群）と刺激時の肥満度による影響には性差が見られることが示した。CIVD 反応は，約 3℃の冷水に第 3 指第二関節まで唆された。

30 分間浸す際の皮膚温を測定することで検討した。また，

328

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

８．感覚免疫学研究会
2018 年 6 月 7 日－6 月 8 日
代表世話人：丸山健太（大阪大学 免疫学フロンティア研究センター）
所内対応者：富永真琴（生命創成探究センター/生理学研究所）（１）感覚・免疫連関における体温センサーTRPM2 の生理的意義
加塩麻紀子 1，曽我部隆彰 2, 3，富永真琴 2, 3
（1 愛知医科大学生理学講座
2 生理学研究所

細胞生理研究部門

3 生命創成探究センター温度生物学研究グループ）（２）Light Sensitivity of Brown Adipose Tissue
佐藤真理 1,2（1 北海道大学大学院歯学研究院口腔分子生化学教室，
2 国立研究開発法人科学技術振興機構さきがけ）（３）実験的自己免疫性脳脊髄炎におけるカテプシン E がもたらす免疫感覚異常
原田ゆか, 林 良憲
（九州大学大学院歯学研究院口腔機能分子科学）（４）神経成長因子依存性ニューロンからみた「痛みと炎症とストレスシステム」
犬童康弘（熊本大学医学部附属病院・小児科）（５）T 細胞活性化に起因するメタボロームシフトを介した情動行動変化
宮島倫生 1，章白浩 1,2，杉浦悠毅 3，園村和弘 4，マッテオ・グェッリーニ 1，

筒井裕美 1，茶本健司 2，本多久楽々3，疋田貴俊 5，秦古川貴久 6，石濱

泰 7，松田文彦 4，末松

誠 3，本庶鸿雁 1，佐貫理佳子 6，

佑 2，シドニア・ファガラサン 1（１理化学研究所生命医科学研究センター粘膜免疫研究チーム，
2 京都大学大学院医学研究科免疫ゲノム医学講座 3 慶應義塾大学医学部

医化学教室，

4 京都大学大学院医学研究科疾患ゲノム疫学，
5 大阪大学

蛋白研究所蛋白質高次機能学研究部門高次脳機能学研究室，

6 大阪大学蛋白研究所蛋白質高次機能学研究部門分子発生学研究室，7 京都大学大学院薬学研究科プロテオミクス研究室）（６）炎症に伴う造血幹細胞の機能変容
滝澤仁（熊本大学 国際先端医学研究機構）（７）エクソソームによる脳内炎症とその病態
華山力成（金沢大学 ナノ生命科学研究所／医学系免疫学）（８）多感覚情報提示と生体システム
鳴海拓志（東京大学大学院情報理工学系研究科 / JST さきがけ）（９）The Response and Function of Natural Killer Cells after Peripheral Nerve Injury
Seog Bae OH（Department of Neurobiology and Physiology School of Dentistry,
Department of Brain and Cognitive Sciences College of Natural Sciences,
Seoul National University, Seoul, Republic of Korea）

329

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（10）脊髄損傷による自律神経回路の再編と免疫抑制
上野将紀（新潟大学脳研究所システム脳病態学）（11）先天的恐怖誘導性危機応答モードによる生命保護
小早川高（関西医科大学付属生命医学研究所 神経機能部門）（12）リソソーム局在型アミノ酸トランスポーターに依存した炎症制御機構
反町典子，小林俊彦（国立研究開発法人国立国際医療研究センター研究所 分子炎症制御プロジェクト）（13）アストロサイト性シナプス再編
小泉

修一 1，壇上

洋右 1，鍋倉淳一 2（1 山梨大学大学院総合研究部医学域 薬理，
2 生理学研究所生体恒常性発達研究部門）（14）吸血節足動物の分子生物学
嘉糠洋陸 1,2（１東京慈恵会医科大学熱帯医学講座，2 同

衛生動物学研究センター）【参加者名】
佐藤真理（北海道大学），嘉糠洋陸（東京慈恵会医科大杉澤恵利香（大阪大学），林良憲（九州大学），城戸

学），鳴海拓志（東京大学），反町典子（国際医療研究

瑞穂（佐賀大学），犬童康弘・滝澤

センター研究所），宮島倫生（理化学研究所），上野将渡邉紀（新潟大学），華山力成（金沢大学），小泉修一（山業㈱），富永真琴・曽我部隆彰・鈴木喜郎・齋藤

梨大学），加塩麻紀子（愛知医科大学），北山尚美・中李

嶋千紗（京都大学），小早川高（関西医科大学），藤治澤知代・山野井

田郁尚・丸山健太・平賀慎一郎・岡畑智香・渥美友紀子・（生理学研究所）

仁（熊本大学），紀・荒木大作（花王㈱），神谷明裕（小野薬品工天邦・山野井茂・遊・高山靖規・Derouiche Sandra・宇遊・馮曉娜・Nguyen Thi Hong Dung【概要】
侵害受容系は，個体に組織障害や感染の勃発を不快な痛みや痒みに限定することなく，視覚・聴覚・味覚・嗅感覚の惹起を通じて自覚させることで，危険からの回避

覚にまで拡張し，「五感」をキーワードに独創的な研究や安静を促している。それ故，痛覚や痒みといった感覚を展開している研究者らと免疫学の研究者らを招待す

は広義の生体防御系の一部をなしているとする見方がることで領域のさらなる発展的拡張を目指した。その結可能である。近年，侵害受容システムが一種の内分泌臓

果，集会の学際性は昨年度よりもさらに高まり，疼痛生

器のように働くことで免疫細胞の活性を調節している

理学・脳生理学・香り学・バーチャルリアリティ学・小ことや，侵害受容システムが免疫系と共通する異物認識

児科学・熱帯医学といった多彩な領域で活躍する気鋭の受容体を用いて侵害受容をおこなっているとする発見

科学者らが免疫学的議論に参加するという前代未聞のが相次ぎ，神経学者と免疫学者が互いに協力することで言論空間の醸成に成功した。また本年度は，感覚免疫学

新たな知の領域が創発される可能性が高まってきた。そ領域の国際的研究ネットワーク構築のための布石を打こで，本研究会ではこうした萌芽的学際領域を「感覚免つ目的で，講師陣の一人に痛覚神経-免疫細胞相互連関を疫学」と命名することで本邦の研究者コミュニティーにテーマに研究を展開されているソウル国立大学の Oh 博

おける認知度を高め，同時に，これまで交流が殆どなか士を招聘し，最新のデータをもとに英語による活発な議

った侵害受容システムと免疫システムの研究者らの出論を展開していただいた。このように本会は第１回目の会いの場を提供することで，感覚系と免疫系双方に影響

昨年度と比べてより学際色・国際色豊かな研究会に「進される諸疾患の解決にむけた共同研究をはぐくむこと化」し，今後の共同研究を見据えた活発な参加者同士のを目指す。第 2 回目となる本年度は，「感覚」の概念を交流をはかることができたものと考えている。

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（1）感覚・免疫連関における体温センサーTRPM2 の生理的意義
加塩麻紀子 1，曽我部隆彰 2, 3，富永真琴 2,3（1 愛知医科大学生理学講座，2 生理学研究所 細胞生理研究部門，
3 生命創成探究センター温度生物学研究グループ）

TRPM2 が感覚神経に発現し非侵害性の温度受容に関わ

TRPM2 は温度感受性を有する非選択性陽イオンチャネルであり，種々の組織に広範に発現する。TRPM2 は免ることが報告された。
感覚神経 TRPM2 の痛覚への寄与は現在のところ不明

疫細胞にも発現し，免疫能の調節や炎症の増悪に関わるであるが，免疫細胞から遊離される炎症性メディエータ

ことが報告されている。
我々は，レドックスシグナルにより TRPM2 の活性化

ーが感覚神経の痛覚刺激に対する反応性を増強し，同じ温度閾値が低下することにより TRPM2 のチャネル活性

く TRPM2 を発現する脊髄ミクログリアの活性化が炎症が体温下で調節されること，その結果として TRPM2 活性疼痛，神経因性疼痛を増悪させる。したがって，感覚・性がマクロファージの異物貪食能を温度依存性に増大

免疫連関において感覚神経と免疫細胞の両者におけるさせることを見出した。これまで感覚神経におけるTRPM2 機能の生理学的および病態生理学的意義が示唆

TRPM2 の機能については報告が限られていたが，近年される。

（2）Light Sensitivity of Brown Adipose Tissue
佐藤真理 1, 2（1 北海道大学大学院歯学研究院口腔分子生化学教室,
2 国立研究開発法人科学技術振興機構さきがけ）

光は太古より地球を照らし，その光の中で生命は進化を

Opsin3 が高発現しており，Opsin3 ノックアウトマウスはとげた。私たちは現在，光の感覚器として視覚を持つが，褐色脂肪の機能異常による易肥満傾向を示す。褐色脂肪は，視覚の獲得以前にも私たちの遠い先祖は他のやり方で光取り込んだ糖や脂肪をため込まずに使って燃やしてエネを感知していたはずである。原始的なその光感知システム

ルギーにするいわゆる善玉の脂肪である。この，褐色脂肪が進化のメモリーとして私たちの体に残されている可能細胞を用いた in vitro 実験から，Opsin3 を介した光刺激は性はないだろうか？私たちとは全く違う進化をとげた植おそらく GPCR シグナルを介して ①細胞内への糖取り込

物は光を利用した光合成という代謝システムを現在までみを増強すること ②糖と脂肪を利用したミトコンドリア

保持している。我々ヒトを含む哺乳類は光による代謝シスのエネルギー産生を増強すること ③細胞内の脂肪分解能テムを獲得もしくは現在まで保存しなかったが，生命維持を増強すること，がこれまでの実験から分かってきている。

の根幹を成す代謝システムに，未知の光感受システムが備

おそらく私たちの体には，褐色脂肪の光応答システムによって全身代謝を制御する未知の機構が備わっている。

わっている可能性を演者は考えた。
興味深いことに，脂肪組織には光受容体のひとつである

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（3）実験的自己免疫性脳脊髄炎におけるカテプシン E がもたらす免疫感覚異常
原田ゆか，林良憲（九州大学大学院歯学研究院口腔機能分子科学）
多発性硬化症（MS）は運動機能障害を主症状とし，寛中球にのみカテプシン E の発現が認められた。そこで，マ解と再発を繰り返す中枢神経系の進行性の炎症性疾患でウスの好中球を除去したところ，EAE 性の疼痛が抑制さある。患者の大半に生じる異常疼痛は QOL を低下させる

れると共に DRG で発現誘導されたカテプシン E が消失し要因の一つとして考えられるが，MS の疼痛メカニズムのた。好中球でのカテプシン E の発現誘導は in vitro での詳細は未だ不明である。そこで，MS の動物モデルである

MOG35-55 による刺激で速やかに生じた。また，MOG35-

実験的自己免疫性脳脊髄炎（EAE）を用いて疼痛メカニズ

55 で刺激した好中球を正常マウスに移入することで速やム を 検 討 し た 。 Myelin oligodendrocyte glycoprotein35-

かに疼痛が生じ，この現象は好中球のカテプシン E に依55(MOG35-55)により誘導される疼痛はプロテアーゼの一存していた。好中球により生じる痛みはカテプシン E 依

種であるカテプシン E を欠損したマウスで抑制された。

存的に好中球から分泌されるエラスターゼに起因してお疼痛に重要として考えられている脊髄後角でのミクログ

り，好中球エラスターゼの選択的阻害剤であるシベレスタ

リア活性化および T 細胞の浸潤は，EAE 性の疼痛では認ットにより疼痛が有意に抑制された。以上のことから，好められなかった。一方，疼痛時に生じた変化として脊髄後中球のカテプシン E は MS 患者の疼痛治療ターゲットと根神経節(DRG)での好中球の集積であり，この集積した好なりうると考えられた。

（4）神経成長因子依存性ニューロンからみた「痛みと炎症とストレスシステム」
犬童康弘（熊本大学医学部附属病院・小児科）

神経成長因子（NGF）はニューロンの分化と生存を維関するあらゆる情報をモニターして，その情報を絶えず持する神経栄養因子のひとつとして分離同定されたが，脳に伝える「内感覚」に重要なはたらきをする。一方，

炎症メディエーターとして炎症性疼痛にも関与する。先後者は内感覚により脳に伝えられる身体内部について

天性無痛無汗症は温覚・痛覚と発汗機能を欠如し精神遅の情報をもとに，自律神経系のひとつとして生体の恒常滞を伴う常染色体劣性遺伝の疾患で，その原因はチロシ性維持に寄与する。先天性無痛無汗症の病態解析により，ンキナーゼ型神経成長因子受容体（TrkA）をコードする

末梢神経系の NGF 依存性ニューロンのはたらきについ

遺伝子 NTRK1 の機能喪失性変異である。患者では NGFて新たな洞察が得られた。これらのニューロンは，脳とに依存するニューロンの生存・維持が障害される結果，免疫系と内分泌系のクロストークに介在することで，痛NGF 依存性ニューロンが特異的に欠損する。末梢神経系

みと炎症に加えて，恒常性維持などの多彩な生体機能のの NGF 依存性ニューロンは，NGF 依存性一次求心性ニ調節に関与している。また，脳と身体の相互作用に介在ューロンと交感神経節後ニューロンである。前者は種々することで，ストレス反応に加えて，情動や感情などのの刺激に反応するポリモーダル受容器で，身体の内部に心的活動でも重要な役割をはたしている。

332

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（5）T 細胞活性化に起因するメタボロームシフトを介した情動行動変化
宮島倫生 1，章白浩 1,2，杉浦悠毅 3，園村和弘 4，マッテオ・グェッリーニ 1，

筒井裕美 1，茶本健司 2，本多久楽々3，疋田貴俊 5，秦古川貴久 6，石濱

泰 7，松田文彦 4，末松

誠 3，本庶鸿雁 1，佐貫理佳子 6，

佑 2，シドニア・ファガラサン 1，（１理化学研究所生命医科学研究センター粘膜免疫研究チーム，
2 京都大学大学院医学研究科免疫ゲノム医学講座 3 慶應義塾大学医学部

医化学教室，

4 京都大学大学院医学研究科疾患ゲノム疫学，
5 大阪大学

蛋白研究所蛋白質高次機能学研究部門高次脳機能学研究室，

6 大阪大学蛋白研究所蛋白質高次機能学研究部門分子発生学研究室，7 京都大学大学院薬学研究科プロテオミクス研究室）

T 細胞は活性化により細胞内の代謝経路を再編成する

よび神経伝達物質濃度を測定した結果，PD-1 欠損マウス

が，細胞外部の代謝プロファイルに及ぼす影響についての脳内では血清と同様にトリプトファンおよびチロシはほとんど明らかにされていなかった。

ン濃度が低下していたことに加え，セロトニンおよびド本研究において T 細胞活性化モデルである PD-1 欠損

ーパミン濃度も低下していた。また PD-1 欠損マウスのマウスを解析した結果，PD-1 欠損マウスではアミノ酸減

不安様行動や恐怖反応を解析した結果，PD-1 欠損マウス

少により特徴づけられる血清メタボローム変化が認め

では不安様行動および恐怖反応が亢進していることがられ，その変化は T 細胞依存的であることが示された。

示された。

この血清中のアミノ酸減少と対応して PD-1 欠損マウス

以上の結果から，T 細胞の活性化はその細胞内へのアではリンパ節中のアミノ酸量が増加していた。さらに

ミノ酸取り込みを上昇させるというメカニズムによりPD-1 欠損マウスのリンパ節では T 細胞が増殖・活性化

全身性のアミノ酸減少を引き起こし，そのことが脳内神しており，活性化 T 細胞ではアミノ酸トランスポーター

経伝達物質濃度の低下につながり不安様行動や恐怖反の発現上昇やアミノ酸の細胞内取り込み量の増加が認

応を亢進させることが示された。

められた。次に PD-1 欠損マウスの脳内アミノ酸濃度お（6）炎症に伴う造血幹細胞の機能変容
滝澤仁（熊本大学 国際先端医学研究機構）

造血幹細胞は骨髄に存在し，自己複製能と多分化能と髄にいる造血幹細胞がどのように末梢での造血需要シいう幹細胞特性を維持しながら生涯を通じて血液産生

グナルを探知し血液産生に反映させるのか，また，そのに寄与している。定常状態において日常的に行われる大造血幹細胞の活性化が最終的に造血幹細胞の機能に与量の血液産生は非常にゆっくりと分裂する造血幹細胞

える影響などについては明らかとなっていない。
本講演では，グラム陰性菌感染や腸炎モデルを用いて，よりも増殖が早く分化方向が規定されている造血前駆細胞によって賄われていると考えられている。一方，感細菌感染が造血制御に与える影響とその制御様式，造血

染や炎症などの造血負荷（ストレス）がかかる際には末幹細胞の機能制御と機能変容のメカニズムに関する知梢組織においてより多くの成熟血液・免疫細胞が活性見を紹介した。さらには造血ストレスと老化との関係性，化・消費されることから，造血幹細胞も分化して血液産白血病などの造血器腫瘍の発症・進展に繋がる可能性に生の需要を満たすことが予想される。しかしながら，骨ついても議論した。

333

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（7）エクソソームによる脳内炎症とその病態
華山力成（金沢大学 ナノ生命科学研究所／医学系免疫学）

エクソソームは直径 30-100nm の細胞外膜小胞で，分た（Sci Rep. 5, 7989, 2015）。一方，未刺激の神経細胞由泌細胞由来の蛋白質や mRNA，microRNA などを内包し，

来エクソソームには，このような活性が認められないこ

これらの分子を介して標的細胞の機能を制御すると考とから，我々は Ca2+刺激によってエクソソームの構成分

えられている。中でも神経細胞由来のエクソソームは神子に変化が生じると考え，エクソソームに内包化される

経変性疾患や脳内炎症発症への関与が注目されている分子群を網羅的に同定した。更に，このエクソソームがが，実際に我々は Ca2+刺激によって神経細胞から放出促

グリア細胞に取り込まれると，炎症や蛋白質分解に関与進されたエクソソームがグリア細胞に取り込まれると，する様々な遺伝子群の発現を誘導する事を見出した。そグリア細胞に補体成分 C3 の発現を誘導することによっこで本講演では，これらの過程を制御する分子機構とそて，不要なシナプスの貪食除去を促進することを見出しの異常によって引き起こされる病態について報告する。

（8）多感覚情報提示と生体システム
鳴海拓志（東京大学大学院情報理工学系研究科 / JST さきがけ）
バーチャルリアリティ（VR）分野では視聴覚に留まら

身体所有感に関わる最も有名な錯覚現象の一つである

ず触覚，嗅覚，味覚など幅広い感覚情報を提示する技術

ラバーハンドイリュージョンが示すように，多感覚の連の研究がなされてきた．なかでも，昨今特に注目を集め

合刺激は人の身体表象を変化させ，さらにそうした身体ているのが，感覚間の相互作用であるクロスモーダル現

表象の変化は人の生理状態や行動をも変化させる．これ

象を利用して，限られた感覚刺激提示から多様な五感をを踏まえ，実際とは異なる表情をリアルタイムにフィー提示するクロスモーダルインタフェースである．本講演

ドバックすることで感情に影響を与える「扇情的な鏡」

では，見た目と香りの変化から食味を変化させる「メタなど，クロスモーダルインタフェースによる感覚・知覚

クッキー」，食品の見かけのサイズを変化させることでの変化が人間の行動や情動，思考様式等に与える影響に

摂食量に影響を与える「拡張満腹感」など，VR 分野でのついて検討した事例についても紹介され，感覚に働きか研究を中心に触覚，味覚，嗅覚，空間知覚等に働きかけける工学的技術と感覚免疫学との相互作用の可能性にるクロスモーダルインタフェースの事例が紹介された．

ついて議論がなされた。

（9）The Response and Function of Natural Killer Cells after Peripheral Nerve Injury
Seog Bae OH（Department of Neurobiology and Physiology School of Dentistry,
Department of Brain and Cognitive Sciences College of Natural Sciences,
Seoul National University, Seoul, Republic of Korea）
Peripheral nerve injury in mammals induces sequences ofhypersensitivity as a maladaptive response from nerve injury.

neuro-immune signaling events in which damaged axons

Natural Killer (NK) cells are known to be among the population

degenerate to ultimately allow axon regeneration of nerve.

of infiltrating immune cells after nerve injury in rodents, andPeripheral nerve injury also frequently produces pain

several clinical reports provide circumstantial evidence for the334

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

involvement of NK cells in various peripheral neuropathies. We

NKG2D-mediated degeneration of sensory neuron axons. These

thus examined the response and functional consequence of NK

results suggest that cytotoxic NK cells may constitute a novel

cells in the context of peripheral nerve injury such as sciatic

cellular trigger for local axon degeneration of sensory neurons

nerve transection and crush from the adult mice.

after peripheral nerve. This work provides new insights into non-We found the upregulation of retinoic acid early transcript 1

autonomous triggers of axon degeneration and suggests a(Raet1) in adult DRG neurons and transport of RAE1 protein topossible therapeutic intervention in painful neuropathy throughthe damaged site of the nerve after peripheral nerve injury,

the modulation of NK cell function.

recruitment of activated NK cells to the injured nerve and（10）脊髄損傷による自律神経回路の再編と免疫抑制
上野将紀（新潟大学脳研究所システム脳病態学）
脊髄損傷は，運動や感覚機能に重篤な障害をもたらし

Neurosci 2016）。損傷により一度神経回路が破綻すると，ますが，一方で死亡要因は，感染症が第一位となってい免疫器官と接続する交感神経回路の接続が変化して再ます。感染症は，免疫機能の低下により発症すると考え

編し，過剰に活性化してしまうことがわかりました。さられますが，脊髄の障害で免疫機能が低下する原因は不らにこの回路の活性化は，免疫器官の免疫細胞数の減少

明のままでした。脊髄損傷では，上位の脳部位と末梢ををもたらしていました。本研究から，脊髄の障害後に，つなぐ自律神経回路もしばしば障害され，交感神経の過神経回路が変化して免疫機能を低下させる神経原性の剰な活性化を特徴とする自律神経過反射と呼ばれる症

新たな病態メカニズムが明らかになりました。免疫系に状をもたらします。私たちは，マウスの脊髄損傷モデル

対する神経回路の役割を正しく理解し，その活動を効果において，免疫機能の低下が，自律神経過反射に伴い引的に制御できるようになれば，免疫機能の改善を促すた

き起こされることを見いだしました（Ueno et al., Nat

めの新たな治療法の開発に結びつくと期待されます。

（11）先天的恐怖誘導性危機応答モードによる生命保護
小早川高（関西医科大学付属生命医学研究所 神経機能部門）

恐怖は危険を察知した脳により誘発される情動で個

虚血再灌流障害や低酸素に対する強力な抵抗性が獲得

体を保護する行動や生理応答を誘発する。低体温療法はされることが判明した。チアゾリン類恐怖臭の呈示によ

脳梗塞や心筋梗塞などの虚血再灌流障害に対する治療

り，代謝経路に存在する複数の酵素が速やかに修飾され，効果を持つ。恐怖刺激が低体温や低代謝を誘導し危機にその結果，活性酸素の発生源となる TCA サイクルの活陥った個体の生存確率を高めることは合目的であるが，動が抑制された。これらの生理応答や代謝変動を担う遺このような現象は未解明である。私たちはマウスに極め

伝子や神経経路を，フォワードジェネティクススクリーて強力な先天的恐怖情動を誘発する人工匂い分子「チアニング，薬剤投与スクリーニング，全脳活性化マッピン

ゾリン類恐怖臭」を開発した。チアゾリン類恐怖臭によグなどの手法を用い同定した。チアゾリン類恐怖臭により誘発した先天的恐怖は，後天的恐怖とは異なり，強力る先天的恐怖刺激は危機応答モードと呼ぶべき特殊なな体温と心拍数の低下，酸素消費量の抑制などを含む冬

代謝状態を脳の指令により誘導することで危機に陥っ

眠や仮死状態に類似した生理応答を誘発した。さらに，た個体の生存確率を上昇させるという，これまで想定さ低酸素条件における活性酸素の発生を抑制することで，れていなかったモデルを提案する。

335

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（12）リソソーム局在型アミノ酸トランスポーターに依存した炎症制御機構
反町典子，小林俊彦（国立研究開発法人国立国際医療研究センター研究所 分子炎症制御プロジェクト）
炎症は，免疫難病やアレルギーのみならず，がん，生病態が著しく改善することを見いだし，そのメカニズムと活習慣病，循環器疾患など，多くの疾患病態の形成に大して，SLC15A4 の機能喪失によって小胞内のプロトンやきな役割を果たしており，炎症応答の制御が病態改善にアミノ酸といった物質環境が撹乱され，それによって小胞直結する。私たちは，炎症応答の新規制御機構の解明とで媒介される Toll 様受容体やサイトカイン受容体を介し治療標的分子の同定を目的として，複数の炎症シグナルた複数の炎症シグナルが遮断され，炎症応答が軽減するたが集約するエンドリソソームシステムに着目し，この小めであることを明らかにした。
また SLC15A4 の機能は免疫細胞の分泌リソソームの胞制御機構から新しい炎症制御のメカニズムを明らか

生合成と分泌機能に重要であること，免疫系および中枢にした。
免疫細胞に優先して発現する Solute carrier family member

神経系のヒスタミン恒常性に関わることを見いだして

15A4 (SLC15A4)は，12 回膜貫通プロトン共役型アミノ酸いる。本会では，アミノ酸トランスポーターが担うエントランスポーターで，エンドリソソームに局在してヒスチ

ドリソソーム制御が免役応答制御に果たす役割の重要

ジンやヒスチジン含有ペプチドを小胞内内腔から細胞質性についてこれまで得られた知見をまとめ，疾患治療標へと輸送している。私たちは，この分子の機能喪失によっ的としてのアミノ酸トランスポーターの可能性について全身性エリテマトーデス(SLE)および腸炎モデル疾患のて述べる。

（13）アストロサイト性シナプス再編
小泉修一１，壇上洋右１，鍋倉淳一 2（１山梨大学大学院総合研究部医学域 薬理，
2 生理学研究所生体恒常性発達研究部門）

これ ま でに 座 骨神 経 を部 分 結紮 (Partial Sciatic nerve

が，発達に従って発現が低下し，成熟脳にはほぼ発現が無ligation; PSL)による神経障害性疼痛モデルマウスを用いい。しかし PSL 術により，疼痛形成初期に成熟脳 S1 アス

た研究により，一次体性感覚野（S1）アストロサイトが （1）

トロサイトで発現が亢進した。そこで，mGluR5 をアスト

Ca2+興奮性亢進，（2）シナプス新生分子 thrombospondin-

ロサイト特異的にノックダウンしたマウスを作成した

1(TSP-1) 産生放出，という性質を有したシナプス再編型（astro-mGluR5-KD）。PSL により惹起される上記一連のに変化することで，（3）無秩序なシナプス再編，さらに応答，
つまり Ca2+興奮性亢進，
各種シナプス新生分子産生，

触覚回路と痛覚回路混線によりアロディニアが惹起されメカニカルアロディニアのすべては，astro-mGluR5-KD でること，を明らかにしてきた。本研究では，この一連の応は消失した。このように，一連のアストロサイト性シナプ

答における mGluR5 の重要性を明らかとした。
mGluR5 は，ス再編のトリガーが mGluR5 であることを明らかとした。

生後発達初期にはアストロサイトに豊富に存在している336

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（14）吸血節足動物の分子生物学
嘉糠洋陸 1,2（１東京慈恵会医科大学熱帯医学講座，2 同

衛生動物学研究センター）

血を吸うムシは，案外身近である。蚊を代表に，マダ動物に疾患を引き起こすものは病原体と呼ばれる。マラニ，シラミ，ノミ，ブユなど，吸血行為によって獲得しリア・ジカ熱・日本脳炎・フィラリア・日本紅斑熱，ラた血液を自身の生存または産卵時の栄養として必要とイム病など，節足動物が媒介する感染症は，依然としてする節足動物種が存在する。一般には吸血をしないハエ

世界で猛威を振るっている。しかし，この吸血節足動物やカメムシにおいても，特定の種（ツェツェバエやサシを介した病原体のライフサイクルは，遙か昔から保存さガメ等）はその食餌を血液に限定している。吸血は，収れてきたものであり，その媒体である節足動物自身も含斂進化の結果と捉えることができる。細部は異なれ，吸めて多様な生命現象の宝庫である。

血対象動物の認識，吸血を効率よく進める口器形態と生我々は，ハマダラカ，ヤブカ，マダニ，ノミ，サシガ

理機能，血液の消化と吸収，卵形成の惹起など，一連のメなどを研究対象に，病原体に対する防御応答，吸血宿メカニズムは吸血節足動物間で驚くほど類似している。

主認識メカニズム，共生微生物との相互作用，越冬様式

しかし時に，これらの吸血節足動物は，血液の中に含まとその生態など，幅広く研究を進めている。これらのオれる微生物を取り込み，媒介する。それらの微生物は，ーセンティックな吸血生物を軸に据えた，我々の最新のウイルス，リケッチア，細菌，原虫，蠕虫と多岐に渡り，知見を紹介したい。

337

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

９．生命のエネルギー獲得戦略における多様性と共通原理の理解にむけて2018 年 4 月 26 日－4 月 27 日
代表・世話人：本橋ほづみ（東北大学加齢医学研究所）
所内対応者：西田基宏（生理学研究所）（１）窒素固定と光合成の “酸素パラドクス” とその統御機構
藤田祐一（名古屋大学 大学院生命農学研究科）（２）システインのパースルフィド化を介した硫化水素・活性イオウ分子種の細胞内認識増田真二（東京工業大学 バイオ研究基盤支援総合センター）（３）多様な電子受容体を用いた微生物のエネルギー獲得戦略
天知誠吾（千葉大学 大学院園芸学研究科）（４）不飽和脂肪酸代謝の進化によるトゲウオの新規ニッチ進出
北野潤（国立遺伝学研究所 集団遺伝研究系）（５）哺乳類の冬眠を可能とする生体状態とは？
山口良文（北海道大学 低温科学研究所）（６）ゼブラフィッシュを用いたレドックス研究小林麻己人（筑波大学 医学医療系）（７）アミノアシル tRNA 合成酵素の新規機能の探索と機能制御機構の解明
若杉桂輔（東京大学 大学院総合文化研究科）（８）小胞体ジスルフィド還元酵素 ERdj5 の還元ドナーの探索潮田亮（京都産業大学 総合生命科学部）（９）細胞内温度センサーが可視化したオルガネラ内温度動態
坂口怜子（京都大学 工学研究科）（10）環境中親電子物質エクスポソームと防御応答・適応熊谷嘉人（筑波大学 医学医療系）（11）グラム陰性菌ペリプラズムのシステインおよび活性イオウによるレドックス調節機構
澤智裕（熊本大学 大学院生命科学研究部）（12）活性パースルフィド：生物種普遍的な代謝経路と生理機能の解明に向けて西村

明（東北大学 大学院医学系研究科）（13）転写因子 NRF2 によるストレス応答と代謝制御
本橋ほづみ（東北大学 加齢医学研究所）（14）薬理学的アプローチから一酸化窒素による DNA メチル化制御・遺伝子発現を探る上原孝（岡山大学 大学院医歯薬学総合研究科）（15）ミトコンドリア局在プロテインホスファターゼ PGAM5 による核タンパク質のリン酸化制御機構
武田弘資（長崎大学 大学院医歯薬学総合研究科）（16）tRNA 硫黄修飾によるミトコンドリア機能制御機構
魏范研（熊本大学 大学院生命科学研究部）（17）酵素活性の網羅的解析（enzymomics）による疾患関連タンパク質の探索小松徹（東京大学 大学院薬学系研究科）（18）ERp18 の亜鉛依存的な活性制御機構の解明
堤

338

智香（京都産業大学 大学院生命科学研究科）

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（19）小胞体還元酵素 ERdj5 の欠損はミトコンドリアの断裂を引き起こす山下龍志（京都産業大学 総合生命科学部）（20）細胞内シグナル伝達におけるリン酸化の認識機構の抗体をモデルとした解析
河出来時（東京大学 工学系研究科）（21）活性イオウ分子によるカドミウムのイオウ付加体の生成を介した毒性防御新開泰弘（筑波大学 医学医療系）（22）caspase-1 活性を指標とした単一細胞パイロトーシス可視化プローブの開発
川口充康（名古屋市立大学 大学院薬学研究科）（23）心リモデリングにおける活性酸素の産生と TRPC3/6 チャネルの役割
小田紗矢香（生命創成探究センター）（24）システイニル tRNA 合成酵素によるパースルフィド合成制御機構の解明
井田智章（東北大学 大学院医学系研究科）（25）ミトコンドリア/イオウ呼吸選択的 sulfide-quinone reductase（SQR:硫化水素キノン還元酵素）欠損マウスの開発
守田匡伸（東北大学 大学院医学系研究科）（26）病原細菌の産生する活性パースルフィドによるオートファジー不全と生体防御異常
松永哲郎（東北大学 大学院医学系研究科）（27）KEAP1-NRF2 制御系の活性化はアルツハイマー病様病態を改善する
松丸大輔（東北大学 加齢医学研究所）（28）β-Galactosidase および可視光による二段階制御型 NO ドナーの合成と機能評価
岡由実奈（名古屋市立大学 薬学部薬学科）（29）ミトコンドリア関連蛋白質 Prohibitin-2 の物性解析
千吉良

岳（東京大学 工学系研究科）（30）リボゾーム結合因子 GCN1L1 による DRG2 を介した細胞増殖制御機構
山嵜博未（弘前大学 大学院医学研究科）（31）酸化イミダゾールジペプチドの検出
垣花優希（大阪府立大学 大学院理学系研究科）（32）レドックス制御型カルモデュリン依存性酵素の意義
渡邊泰男（昭和薬科大学 医療薬学系）（33）In vivo がん治療効果イメージングを志向した可逆的 glutathione 蛍光プローブの開発
西堀純平（東京大学 大学院薬学系研究科）（34）有機小分子蛍光プローブを用いた SAM 検出系の開発とスクリーニング系への応用
荻原洲介（東京大学 大学院薬学系研究科）【参加者名】
誠（東京大学），熊平（東京大学），天知誠吾（千葉大学），上原孝（岡谷嘉人（筑波大学），本橋ほづみ（東北大学），若杉桂

山大学），小田紗矢香（生理学研究所），下田翔（総輔（東京大学），潮田

智香

合研究大学院大学），渡邊泰男（昭和薬科大学），藤本（京都産業大学），武田弘資（長崎大学），山下龍志（京泰之（生理学研究所），河出来時（東京大学），田中智

都産業大学），小林麻己人（筑波大学），北野潤（国弘（生理学研究所），後藤拓実（九州大学），西山和宏

范研（熊本大学），富澤一仁（熊（九州大学），前田翔也（九州大学），増田真二（東京山口良文（北海道大学），中木戸

立遺伝学研究所），魏亮（京都産業大学），堤本大学），葛西秋宅（弘前大学），伊東坂口怜子（京都大学），澤工業大学），内田浩二（東京大学），西村明幸（生理学

健（弘前大学），研究所），森智裕（熊本大学），吉田浩

339

泰生（京都大学），井田智章（東北大学），

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

明

徹（東京大学），西堀純平（東京大学），荻原洲介（東岳（東京大学），藤田祐一（名古屋大学），家田直弥（名古屋守田匡伸（東北大学），松永哲郎（東北大学），西村（東北大学），赤池孝章（東北大学），千吉良

京大学），新開泰弘（筑波大学），冨田拓郎（生命創成

市立大学），中川秀彦（名古屋市立大学），岡

探求センター），居原（名古屋市立大学），松丸大輔（東北大学），西田基宏

秀（大阪府立大学），田中アキ

由実奈（生理学研究所），川口充康（名古屋市立大学）

ラ（大阪府立大学），村上英二郎（大阪府立大学），北村大志（東北大学），垣花優希（大阪府立大学），小松【概要】
エンタルピー増大に向かう自然界にあって，生物は常てみても，電子伝達系に共役したイオウ代謝機構，プロに自由エネルギーを取り込み，生体システムの秩序を保トン勾配の形成機構，鉄-イオウクラスターの産生・制御

ち生命を維持している。こうした生物が営むエネルギー機構など，不明な点が数多く残されている。本研究会で代謝では，多くの場合，酸化還元電位の差分に由来するは，生物種ごとの多様なエネルギー獲得戦略を理解する

自由エネルギーが利用されており，安定的なエネルギー

ともに，生物種横断的解析から得られる新たな代謝物と獲得のためにはレドックス恒常性の維持が重要である。

その代謝経路の解明，その新たな生物学的意義の理解を主な生物種ごとのゲノム解読がほぼ完了し，そこにコー目指して議論を深めることを目指した。また，エネルギ

ドされる遺伝子とその産物（タンパク質や non-coding

ー代謝に派生するレドックス制御がもたらすタンパクRNA）の全貌が明らかになった現在，依然として多くの質修飾や核酸修飾の解明と，ゲノムに規定された遺伝情謎が残されているのが代謝物とその動態である。エネル

報創発における意義の理解を目指し，共同研究の推進を

ギー代謝の主役ともいえるミトコンドリアを例にとっ図ることを目的とした。

（1）窒素固定と光合成の“酸素パラドクス”とその統御機構
藤田祐一（名古屋大学 大学院生命農学研究科）

窒素固定とは空気中の窒素分子を，多くの生物が利用

Leptolyngbya boryana を材料としてこの課題に取り組ん

可能なアンモニアに変換する過程である。窒素固定を触できた。これまでの研究で，ニトロゲナーゼの構造遺伝

媒する酵素ニトロゲナーゼは，その活性中心となる金属子および関連遺伝子群はゲノムの一領域（約 20 kb）に集

クラスターが酸素によって速やかに破壊されてしまう

積しており，転写制御タンパク質 CnfR によって転写がため，好気環境で生育する窒素固定生物は細胞内を嫌気活性化されることを明らかにした。さらに，これら nif 遺的に保つ多様な分子機構を有する。シアノバクテリアは，

伝子群（26 遺伝子）と cnfR を非窒素固定性シアノバク植物と同じように酸素を発生する光合成を行う原核生

テリア Synechocystis sp. PCC 6803 のゲノムに導入し，窒物であり，その約半数の種は窒素固定能を有する。これ

素固定能を付与できるかどうかを検討した。得られた形

ら窒素固定性シアノバクテリアでは，酸素に脆弱なニト

質転換体 CN1 は低いが有意なニトロゲナーゼ活性を示

ロゲナーゼが酸素を発生する光合成と併存するというしたことから，CN1 は今後植物への窒素固定能付与に向“酸素パラドクス”が何らかの分子機構により統御されけたプラットフォームとなる。

ている。私たちは，窒素固定性シアノバクテリア

340

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（2）システインのパースルフィド化を介した硫化水素・活性イオウ分子種の細胞内認識増田真二（東京工業大学 バイオ研究基盤支援総合センター）
近年，哺乳動物細胞の生理活性を制御する新しい気体メら，H2S センサータンパク質の同定を試みた。この菌にディエーターとして硫化水素（H2S）が発見された。一方，

おいて，硫化水素の酸化を担う酵素 SQR の発現は，硫化最近の研究では，活性イオウ分子種（RSS）と呼ばれるポ水素に強く依存することがわかっていた。そこで sqr 遺

リサルファアーを含む分子が実際のシグナル伝達分子の伝子の発現制御を欠損した変異体スクリーニングを行実体として機能しており，H2S は単に RSS の代謝物にすったところ，硫化水素依存的に転写を制御する因子 SqrR

ぎないことも提唱されている。原核生物や真核細胞，哺乳（sqr repressor）の同定に成功した。SqrR は，特定の DNA

動物組織から，グルタチオンパースルフィド（GSSH）な配列に結合する転写レプレッサーであった。SqrR にどの RSS が一定量検出されたことから，RSS がすべての

GSSH を処理すると，保存された 2 つのシステイン残基生物において重要な役割を担っていることが示唆されて間に分子内テトラスルフィド結合を形成し，結果としている。しかしながら，細胞が硫化水素もしくは RSS をど

DNA 結合の親和性が低下した。このことから，特定のシのように認識するかはよくわかっていなかった。

ステイン残基のポリスルフィド化が，RSS を感知するために重要であることがわかった。

我々は，硫化水素を電子源に光合成を行う紅色細菌か（3）多様な電子受容体を用いた微生物のエネルギー獲得戦略
天知誠吾（千葉大学 大学院園芸学研究科）

生物の共通祖先（LUCA）が行っていた呼吸様式がどのいて研究を行い，ヒ素存在下では CISM （Respiratory

ようなものであったかは不明だが，原始地球の還元的な環

arsenate reductase: Arr）のみならず，抗酸化酵素，ストレス

境で酸素を電子受容体として用いていたとは考えにくい。

応答，folding 関連タンパク質，分子シャペロンなども発現

一方，現在でも多くの原核生物が窒素酸化物，硫黄酸化物，上昇することを明らかにした。またゲノム上に Arr 遺伝子

金属（メタロイド）酸化物などを電子受容体とした嫌気呼を持たないヒ素呼吸細菌では，硫黄還元に関与する CISM

吸能を保持している。この過程において，complex iron-（Ttr）がヒ素還元を行う可能性が示唆され，ヒ素と硫黄代

sulfur molybdoenzyme family（CISM ファミリー）と呼ばれ謝の共進化に興味が持たれた。さらに，我々が世界に先駆る一群の酵素がしばしば必須の役割を演じている。CISM

けて分離したヨウ素呼吸細菌では，新規な CISM（Idr）がは Mo 因子と[Fe-S]クラスターを含む複合体で，電子伝達

ヨウ素の還元に関与すると予想された。以上のことから，鎖のキノンプールから最終電子受容体への電子授受に寄嫌気性微生物は種々の電子受容体に適応して CISM を進与する。我々はこれまで，ヒ素呼吸を行う嫌気性細菌につ化させてきたことが推測された。

（4）不飽和脂肪酸代謝の進化によるトゲウオの新規ニッチ進出
北野潤（国立遺伝学研究所 集団遺伝研究系）

新しい空白ニッチへの侵入は，その後の適応放散を誘分類群もあれば，できなかった分類群も存在する。これ導する場合がある。トゲウオは，淡水域に進出すること

ら，新規ニッチへの適応進化の違いを生み出す原因となで適応放散を遂げた。しかし，新規ニッ チへ侵入できたる遺伝基盤について，異なる塩分適応能や異なる代謝能341

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

力をもつイトヨエコタイプを用いて研究した。その結果，となる遺伝子を同定したのでその成果を報告する。

不飽和脂肪酸代謝の進化が重要であることを見出し，鍵（5）哺乳類の冬眠を可能とする生体状態とは？
山口良文（北海道大学 低温科学研究所）
冬眠は，寒冷・飢餓などの過酷な環境を，能動的に代る。シリアンハムスターは，長期間の短日寒冷刺激によ謝を抑制し低体温状態で乗り切る生命現象である。ヒト

り冬眠可能状態へとリモデリングされる。私たちは安定をはじめ，外界温度に依存せず体温を一定に維持する恒した冬眠誘導系を樹立することにより，このリモデリン

温性を獲得した哺乳類の多くは低体温耐性がなく冬眠

グ過程では基礎体温と体重セットポイントの変更が生できないが，クマやリス，ハムスターなど，一部の哺乳じることを明らかにした（Chayama, et al., R.Soc. Open Sci.,

類は冬眠可能な冬眠動物である。冬眠動物が示す低体温2016）。さらに詳細な組織学的解析および網羅的遺伝子

耐性，貯蔵脂肪の効率的な燃焼機構，廃用筋萎縮耐性な発現解析等を行うことにより，冬眠可能な個体では，白どの性質は，医学創薬への応用も期待される興味深いも

色脂肪における脂質代謝能の亢進，骨格筋の筋繊維変化，のであるが，その分子機構は未だ殆ど不明である。

低体温応答の変化等が生じることを同定した。これらの私たちは，冬眠を可能とするこれらの性質の分子機構

組織変化は，冬眠期に生じる脂質代謝への全身性代謝の解明を目指し，遺伝的に比較的均一な動物の入手が可能

シフトとも共役するため，冬眠可能状態の構成因子であな冬眠動物シリアンハムスターを用い研究を行っていると考えられた。

（6）ゼブラフィッシュを用いたレドックス研究小林麻己人（筑波大学 医学医療系）

近年，古典的代謝学がオミックス技術とモデル動物のKeap1 の遺伝子破壊幼魚は逆に強いことがわかった。こ

進展により動的な現象を扱う研究分野に変わってきた。

のことは生体におけるレドックス恒常性維持の大切さ

我々はレドックス恒常性が環境変化や疾患といった外と，その制御における Keap1-Nrf2 経路の重要性及び脊椎的内的ストレスの中でどう維持されるかをモデル動物

動物間での進化的保存性を示している。我々はさらにゼ

ゼブラフィッシュを用いて個体レベルで研究している。

ブラフィッシュの利点を活かし，Keap1-Nrf2 経路に関わKeap1-Nrf2 経路は酸化ストレスに応答してレドックス関る新たな機能や制御発見を目的に順方向遺伝学スクリ

連遺伝子を発動させ，細胞内レドックス恒常性を維持すーンを行った。その結果，小胞体ストレスを自然発症する転写応答型制御機構である。我々は Keap1-Nrf2 経路にる突然変異体の単離に成功し，Keap1-Nrf2 経路が小胞体よるレドックス恒常性維持機構の生理的意義解明を目

ストレスにも応答しその緩和に働く機構であることを的に，Nrf2 とその抑制分子である Keap1 の遺伝子欠損ゼ実証した。本発表ではレドックス研究におけるゼブラフ

ブラフィッシュを作製し解析を行った。その結果，Nrf2

ィッシュの有用性を紹介したい。

欠損幼魚は酸化ストレスや重金属の暴露に弱く，また342

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（7）アミノアシル tRNA 合成酵素の新規機能の探索と機能制御機構の解明○若杉桂輔（東京大学 大学院総合文化研究科／東京大学 大学院理学系研究科）
横沢匠（東京大学 大学院理学系研究科）

宮ノ腰美希（東京大学 大学院総合文化研究科）
1. サイトカイン，血管新生制御因子として働くアミノア

することを明らかにした。

シル tRNA 合成酵素

3. 細胞外からのアミノ酸の取り込みを制御するアミノ
アシル tRNA 合成酵素

アミノアシル tRNA 合成酵素は tRNA にアミノ酸を結合させる（アミノアシル化）反応を触媒する酵素である。

トリプトファン（Trp）が細胞内に取り込まれ，細胞外ヒトのチロシル tRNA 合成酵素（TyrRS）がこの触媒機能の Trp が枯渇すると T 細胞が機能不全に陥り，免疫寛容に加え細胞外でサイトカインや血管新生促進因子としが起こる。がん細胞におけるインドールアミン-2,3-ジオて働くこと，ヒトのトリプトファニル tRNA 合成酵素

キシゲナーゼ（IDO1）の発現増加，または，インターフ(TrpRS)は血管新生抑制因子として働くことを発見した。

ェロン-γ（IFN-γ）処理によって，Trp に対する親和性・

2. 酸化ストレス下で生じる解離したヘムにより機能制

特異性が非常に高い新規な細胞内への Trp 輸送が起こる

御を受けるアミノアシル tRNA 合成酵素

ことが報告されている。我々は，この新たな Trp 輸送に
TrpRS が直接関わっていることを最近明らかにした。

ヒト TrpRS は１：１の割合でヘムあるいは亜鉛イオンと結合し，結合に伴いアミノアシル化活性が著しく上昇（8）小胞体ジスルフィド還元酵素 ERdj5 の還元ドナーの探索潮田亮（京都産業大学 総合生命科学部／京都産業大学 タンパク質動態研究所）

小胞体はリボソームから合成された分泌・膜タンパク

SERCA2b の小胞体内腔側のジスルフィド結合を還元し，質のフォールディングの場であり，このフォールディン

SERCA2b のポンプ機能を活性化することによって小胞

グ機構は小胞体に局在する分子シャペロンや酸化還元

体内のカルシウム濃度を高濃度に維持する機構を明ら

酵素群によって巧みに制御されている。また，小胞体のかにした（R. Ushioda et al., PNAS 2016）。このように，酸化還元環境はサイトゾルと比較して酸化的であり，こ

これまで注目されてこなかった小胞体でのジスルフィの環境はジスルフィド結合形成にとって有利であるこド還元反応は小胞体内腔の恒常性維持に関わる重要なとが知られている。

反応と言える。しかし，酸化的な環境下である小胞体内

我々の下で発見した ERdj5 は小胞体内腔で初めて見つ腔で ERdj5 へどのように還元力が供給されるのかは未解

かったジスルフィド還元酵素であり，小胞体恒常性維持

明のままであり，小胞体レドックス分野において最重要機構の一つである小胞体関連分解に関わる（R. Ushioda et

研究課題とされている。今回，ERdj5 との相互作用タン

al., Science 2008）。また，小胞体はタンパク質品質管理

パク質を質量分析で解析し，これらの候補タンパク質かの場としてだけではなく，カルシウムの貯蔵庫としてのら，非常に巧妙な ERdj5 の還元メカニズムを明らかにし役割を果たすことが知られており，その恒常性維持は小た。

胞 体 の 機 能 に と っ て 重 要 で あ る 。 我 々 は ERdj5 が343

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（9）細胞内温度センサーが可視化したオルガネラ内温度動態○坂口怜子（京都大学 物質-細胞統合システム拠点）
清中茂樹（京都大学 工学研究科）
森泰生（京都大学 物質-細胞統合システム拠点／京都大学 工学研究科）

内温性動物は，体温を一定に保つために，外気温の変するだけで非侵襲的に生細胞内・組織内で発現させるこ化に応じて体内の熱産生を制御する機構を持っている。

とが可能であり，さらに細胞内小器官局在シグナル配列

哺乳類の熱産生に関しては，特定の細胞内小器官からのを付与することで，各細胞内小器官における熱産生の可熱産生が提唱されているが，これを直接的に評価する方視化にも成功した。

法が不充分であったことから，熱産生の定量的な議論やHeLa 細胞の核内においてトポイソメラーゼ II を阻害

実際の体温変化への寄与はほとんど理解されていなかした場合の温度を，核局在型 tsGFP を使って計測したとった。

ころ，核内温度が上昇する細胞が見受けられた。この変

当研究室では，サルモネラ菌由来の温度感知タンパク

化は，細胞周期を揃えた状態でさらに顕著に観察された。

質である TlpA と GFP を融合した，細胞内および細胞内

この結果から，細胞周期の S 期に活発に起きているトポ

小器官の温度計測を可能とする温度センサータンパク

イソメラーゼ II による DNA の切断・再結合が薬剤によ質(tsGFP)を開発した。tsGFP は 37℃付近の温度変化を鋭って阻害された場合，ATP のエネルギーが熱として放出

敏に感知し，これを蛍光の変化として検出することがでされ，核内温度上昇が起きることが示唆された。

きた。tsGFP はタンパク質ベースなので，遺伝子を導入（10）環境中親電子物質エクスポソームと防御応答・適応熊谷嘉人（筑波大学 医学医療系）
2005 年に国際がん研究機関の所長である Christopherに関係するのではないかと考えた。

Wild は，がん発症の 10%程度は宿主因子が関係し，それ我々は当該物質の個別曝露実験を行った結果，用量が以外は食生活，生活環境，ライフスタイル等の後天的な低い場合にはセンサータンパク質のシステイン残基を環境因子に関連することに立脚して，エクスポソーム

特異的に化学修飾してレドックスシグナルは活性化さ（ヒトが生涯における環境曝露の総体）という概念を提れ，用量が高い場合には本シグナルは破綻して細胞毒性案した。その結果，世界中でエクスポソーム研究は環境を生じることを明らかにした。さらに，レドックス分野

曝露と病気との関連を知る手段のひとつとして注目さで賑わい始めた活性イオウ分子は，イオウ付加体の形成れてきた。我々は日常生活において，様々な環境中親電を介して環境中親電子物質の生体影響を制御すること

子物質に複合曝露されており，その曝露用量や曝露時間も示唆された。本シンポジウムでは，これまで得られたは生活環境，食生活やライフスタイルに依存する。環境

研究成果を紹介し，環境中親電子物質エクスポソーム研

中親電子物質はタンパク質の求核置換基に共有結合す究の重要性を言及する。

ることから，生じるタンパク質付加体が環境応答や適応344

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（11）グラム陰性菌ペリプラズムのシステインおよび活性イオウによるレドックス調節機構
小野勝彦，○澤智裕（熊本大学 大学院生命科学研究部）

グラム陰性菌のペリプラズムは，細胞膜と細胞外膜の応において，菌体内から同様の付加体の検出に成功した。

間の空間であり，その中にペプチドグリカンからなる薄さらに興味深いことに，システインパースルフィドと βい細胞壁を含んでいる。β ラクタム系抗菌剤は，ペプチ

ラクタムの反応から，SH 基が付加した開環誘導体が生

ドグリカンの合成に関わる penicillin binding protein に結成し，それが β ラクタム処理した菌体からも検出された。

合し，その酵素活性の阻害を介して細胞壁を傷害し，そペリプラズムのシステイン維持に関わるといわれていの結果，殺菌作用が発現する。いまから７０年以上まえるトランスポーターの欠損株を用いて，β ラクタムに対に，β ラクタム剤の一種であるペニシリンがシステイン

する感受性を解析したところ，fliY 欠損株で有意にβラとの反応によって抗菌活性を消失すること（Nature 157:

クタムに対する感受性が亢進していた。以上の結果から，838, 1946），その機構として，システインのチオール基

グラム陰性菌のペリプラズムでは，システインやシステが求核的に付加反応し，β ラクタム構造の開環を引き起インパースルフィドが，環境中から菌体内へ侵入してくこすことが示唆されていた（Biochem. Pharmacol., 3: 89,

る親電子に対して防御的に働いている可能性が示唆さ1960）。我々は質量分析ならびに核磁気共鳴法を用いてれた。グラム陰性菌のペリプラズムと細胞膜は電子伝達

この β ラクタムとシステインの反応を解析し，これまで

系を介したエネルギー代謝に重要な構造である。今回のに示唆されている機構が起こっていることを確認した。

結果から，ペリプラズム中にシステインパースルフィド

さらに β ラクタムとシステインとの反応から生じる付加が存在する可能性が示唆されたことから，レドックスに体について，タンデム質量分析による高感度定量法を確依存したエネルギー代謝への関連についても検討を進立した。それを用いて，実際の生菌と β ラクタムとの反めたい。

（12）活性パースルフィド：生物種普遍的な代謝経路と生理機能の解明に向けて○西村

明，井田智章，守田匡伸，松永哲郎（東北大学 大学院医学系研究科）
高木博史（奈良先端科学技術大学院大学）
本橋ほづみ（東北大学 加齢医学研究所）
赤池孝章（東北大学 大学院医学系研究科）

我々はシステインパースルフィド（CysSSH）を含む活

らに，活性パースルフィドの生理機能を解明するために，性パースルフィド分子が生体内で多量に存在し，抗酸化モデル生物である出芽酵母において，CysSSH 生成が低活性や親電子シグナル制御機能を発揮していることを下した CARS 変異株を作製したところ，この変異株は，見出してきた。しかし，活性パースルフィドの代謝や生野生株に比べて寿命が有意に減少していた。また，低下

理機能については未だ不明な点が多い。最近我々は，タした寿命は活性パースルフィドドナーの添加によりほンパク質パースルフィド合成機構を解析するなかで，翻ぼ完全に回復した。このことから，CARS によって産生

訳関連酵素：cysteinyl-tRNA synthetase（CARS）がシステされる活性パースルフィドは寿命制御因子であること

インからピリドキサールリン酸依存的に CysSSH を産生が示唆された。今後，パースルフィドによるレドックス・することを発見した。大腸菌，酵母および哺乳類（マウエネルギー代謝機構を解明することで，老化・寿命制御

ス・ヒト）組換え CARS や CARS 欠損・変異細胞および機構や各種疾患病態の理解と老化制御および疾病の予マウスを用いた解析から，CARS による CysSSH 産生経

防・治療法の開発に寄与できるものと期待される。

路は生物種普遍的に発現されていることがわかった。さ345

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（13）転写因子 NRF2 によるストレス応答と代謝制御
本橋ほづみ（東北大学 加齢医学研究所）
KEAP1-NRF2 制御系は，生体における酸化ストレス応定化した NRF2 がグルコースとグルタミンの代謝を改変

答において中心的な役割を果たしている。転写因子

することにより増殖に有利な代謝環境を実現している

NRF2 の重要性は，Nrf2 欠損マウスを用いた解析や，ヒことを明らかにした。こうした NRF2 の機能は，増殖しトにおける NRF2 遺伝子の一塩基多型の報告から明らかている細胞では特に増強されることがわかった。すなわにされている。そして，NRF2 の活性化は生体の抗酸化

ち，NRF2 は細胞のストレス応答に加えて，増殖シグナ

機能を強化することで，加齢関連疾患の予防や改善に有ルの存在下では細胞増殖を促進することが明らかにな効であるとして，NRF2 誘導剤の開発がすすめられていった。さらに最近，NRF2 はミトコンドリア機能を強化る。一方，ヒトの様々ながんにおいて KEAP1-NRF2 制御

する作用も有するが，そのメカニズムの一つとしてミト系が破綻し，NRF2 が恒常的に活性化していることも明コンドリアにおけるイオウ代謝の改変が重要である可らかになった。恒常的な NRF2 の活性化により，がん細能性を見いだした。がん細胞において過剰に活性化して胞は薬剤・放射線抵抗性を獲得する。実際，NRF2 陽性のいる NRF2 は，ストレス応答の鍵因子として治療抵抗性

肺がん患者の予後は不良であり，NRF2 は独立予後因子を賦与し，代謝の改変を通して細胞増殖・腫瘍形成を強であることも確認された。さらに，我々は，恒常的に安力に促進するものと考えられる。

（14）薬理学的アプローチから一酸化窒素による DNA メチル化制御・遺伝子発現を探る上原孝（岡山大学 大学院医歯薬学総合研究科）

DNA メチル基転移酵素 (DNMT) は DNA に含まれる

その中，5’上流に CpG アイランドを含むものをピックア

シトシン残基の 5 位炭素にメチル基を転移するエピゲノップした。当該領域におけるシトシン残基メチル化の有ム制御酵素の一つである。近年，DNA メチル化修飾パタ

無をバイサルファイトシークエンス法から解析した。そーンの異常が神経変性疾患やがんなどの病態形成に関の結果，NO 刺激に伴って，CpG アイランド全体に渡る与することが報告されている。

シトシン残基の脱メチル化は観察されず，むしろ特異的

私たちは一酸化窒素 (NO) が DNMT のシステイン残な部位が影響されることがわかった。興味深いことに，

基を S-ニトロシル化 (SNO 化) することで酵素活性を負

この脱メチル化は本化合物処理によって有意に抑制さに制御することを明らかにした。また，in silico スクリー

れ，遺伝子発現も著しく減弱した。

ニングを実施し，DNMT の SNO 化のみを特異的に阻害

上記の結果から，DNMT はレドックスによって活性がする化合物の単離に成功した。そこで，本化合物をプロ調節されており，またゲノム DNA 上の特異的シトシンーブとし，NO による遺伝子発現機構の詳細に迫ることを修飾することで遺伝子転写を間接的に制御しているを計画した。

可能性が推定された。

NO によって発現が上昇する遺伝子を網羅的に探索し，

346

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（15）ミトコンドリア局在プロテインホスファターゼ PGAM5 による核タンパク質のリン酸化制御機構
山口文音，石川颯，横関雅史，堀川幸一郎，柴田健太郎，○武田弘資（長崎大学 大学院医歯薬学総合研究科）

ミトコンドリア局在プロテインホスファターゼ

コンドリア外に放出されることが分かった。また，

PGAM5 は，その N 末端側に存在する膜貫通ドメインを

PGAM5 の 結 合 分 子 と し て 同 定 し た 核 タ ン パ ク 質

介してミトコンドリアの内膜に局在しているが，さまざSRm160/SRRM1 が，定常状態においては高度にリン酸化

まな細胞傷害性ストレスによって引き起こされるミトされているが，マイトファジーの進行とともに脱リン酸

コンドリアの膜電位低下，すなわち機能低下にともなっ化されること，さらに PGAM5 の発現抑制によってそのて膜貫通ドメイン内で切断されることが明らかになっ脱リン酸化が低下することが分かった。よって，ミトコている。今回我々は，ミトコンドリアの機能低下によっ

ンドリアの機能低下にともなって切断された PGAM5 のて引き起こされるミトコンドリア選択的な分解機構で一部が核に移動し，核タンパク質のリン酸化を制御するあるマイトファジーにおける PGAM5 の挙動と役割を解ことで，ミトコンドリアの機能低下に応じた細胞応答を析した。その結果，マイトファジー初期に起こるミトコ

制御することが示唆された。

ンドリアの外膜破壊にともなって切断型 PGAM5 がミト（16）tRNA 硫黄修飾によるミトコンドリア機能制御機構○魏

范研，富澤一仁（熊本大学 大学院生命科学研究部）

すべての生体分子は何らかの化学修飾をうけている。

る。s2 修飾は，２２種類の mt-tRNA のうちわずか３種類

タンパク質の翻訳後修飾や DNA のエピジェネティクスの mt-tRNA に存在するが，ミトコンドリアならびに個体修飾に関する研究が円熟期を迎えている現在，RNA に存

機能への影響が甚大であった。s2 修飾はミトコンドリア

在する化学修飾は世界的に注目され，RNA 修飾を主体とに局在する Mtu1 という酵素によって行われる。Mtu1 欠する Epitranscriptomics なる研究領域が黎明を迎えている。

損マウスを作成し検討したところ，全身性 Mtu1 欠損マ

RNA 修飾はすべての生物の RNA に存在し，その種類がウスは胎生８日以前に死亡していた。一方，心筋特異的100 以上にも上るが，大多数の修飾の分子機能が不明でMtu1 欠損マウスは生まれるが，著しい心機能の低下によある。

り６週齢までにすべて死亡した。ミトコンドリアでのタRNA 修飾のうち，tRNA の 34 位に存在する硫黄修飾

ンパク質翻訳を解析したところ，Mtu1 欠損細胞における（s2）は，原始的な高度好熱菌にも存在するほどその起ミトコンドリアタンパク質翻訳が正常細胞と比べて 20%

源が古い。s2 修飾は進化的に保存されており，哺乳動物

以下までに低下し，ミトコンドリアの機能が劇的に低下

ではミトコンドリア tRNA に見出されている。我々は，した。これらの結果から，硫黄は tRNA 修飾の一部としミトコンドリア tRNA に存在する s2 修飾の分子機能を明てタンパク質翻訳を制御することで，ミトコンドリア機らかにした。ミトコンドリア DNA は２２種類の mt-tRNA能に不可欠であることがわかった。

をコードし，１３種類の電子伝達系タンパク質を産生す347

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（17）酵素活性の網羅的解析（enzymomics）による疾患関連タンパク質の探索○小松徹，市橋裕樹，小名木淳，長野哲雄（東京大学 大学院薬学系研究科）

浦野泰照（東京大学 大学院薬学系研究科／東京大学 大学院医学系研究科／AMED-CREST）
生体内には常に数千種類を超える酵素が発現しておれているが，その機能を制御する手法が確立されていな

り，特定の酵素のはたらきの異常が病気の進行と関連すい」といった酵素は数多く存在します。演者らは，酵素る例が数多く報告されています。特定の疾患と関わる酵の動的機能の理解を可能とするケミカルバイオロジー

素の機能を理解することは，病気の診断，薬の開発に直の研究ツールを開発し，疾患と関連する酵素を「探す」結する非常に重要なものですが，その機能は生体内の「視る」「操る」ことを目的とした研究を進めて参りま

種々の要因によって動的に制御されており，いまだに，した。本講演では，疾患と関連する酵素活性の変化を網「疾患との関わりが見出されていない」，「疾患との関羅的に探索する手法（enzymomics）の開発に関わる演者

わりが示唆されているがそのメカニズムが明らかにさらの取り組みについてご紹介させていただきたいと思れていない」，「疾患との関わり，メカニズムが理解さいます。

（18）ERp18 の亜鉛依存的な活性制御機構の解明○堤潮田智香，上垣日育（京都産業大学 大学院生命科学研究科）

亮，永田和宏（京都産業大学 大学院生命科学研究科／京都産業大学 タンパク質動態研究所）

小胞体は分泌タンパク質，膜タンパク質のフォールデ

ニズムの解明が期待されている。

ィングの場とされ，リボソームから合成された新生鎖が小胞体内腔に局在するチオレドキシン様タンパク質

小胞体に挿入されると，分子シャペロンや酸化還元酵素

ERp18 はジスルフィド還元活性を有しており，活性中心によって介助され，成熟タンパク質へとフォールディンに亜鉛イオンが結合すること，また亜鉛結合に伴う構造グされる。タンパク質の成熟におけるジスルフィド結合

変化を新たに見出した。興味深いことに，この亜鉛結合

形成は，PDI ファミリーに属する酸化酵素群によって触依存的な構造変化によって，ERp18 は還元活性を失い，媒される。新生鎖から受け取った電子は PDI から Ero1 を

H2O2 除去活性を獲得することが明らかになった。亜鉛イ

経て，最終的に分子状酸素に受け渡され，過酸化水素

オン依存的な構造変化によって異なる 2 つの酵素活性が（H2O2）を産生する。この H2O2 の過剰産生は，DNA，

切り替わることは，分子メカニズムとしても興味深く，

タンパク質や脂質を酸化し，酸化ストレスを惹起させる。

未だ詳細が不明な小胞体内腔の亜鉛イオンの役割と，レ

酸化ストレスは神経変性疾患のような重篤な疾患の発ドックス制御を介した小胞体恒常性維持機構の解明に症につながることが知られ，細胞内での詳細な除去メカ

繋がると考えている。

（19）小胞体還元酵素 ERdj5 の欠損はミトコンドリアの断裂を引き起こす○山下龍志（京都産業大学 総合生命科学部）
潮田亮，永田和宏（京都産業大学 総合生命科学部／京都産業大学・タンパク質動態研究所）

当研究室では，小胞体内腔に局在する還元酵素 ERdj5

フィド還元活性依存的に小胞体膜に局在するカルシウを同定し（Ushioda et al. Science 2008），ERdj5 がジスル

ムポンプ SERCA2b のポンプ活性を促進することで，小348

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

胞体およびサイトゾルのカルシウム恒常性維持に寄与においても同様にミトコンドリアの断裂を引き起こすすることを明らかにした（Ushioda et al. PNAS 2016）。

ことを明らかにした。

以前の報告より，線虫の筋細胞において，ERdj5 欠損

サイトゾルに存在する GTPase である Drp1 はカルシウ

によるミトコンドリアの断裂が観察された（Munoz-

ム依存的脱リン酸化酵素カルシニューリンにより活性Lobato F et al. ARS 2014）。しかし，小胞体に局在する化し，ミトコンドリア上で重合することで，ミトコンド

ERdj5 の欠損が異なるオルガネラであるミトコンドリア

リア断裂を引き起こす。我々は，ERdj5 欠損によるサイの形態になぜ影響を与えるのかは未だ不明である。我々

トゾルのカルシウム恒常性破綻と Drp1 の活性化に着目

は，ERdj5 を欠損したマウス胎児線維芽細胞におけるミ

し，ERdj5 欠損によるミトコンドリア断裂メカニズムをトコンドリア形態を観察し，ERdj5 の欠損が哺乳類細胞

明らかにした。

（20）細胞内シグナル伝達におけるリン酸化の認識機構の抗体をモデルとした解析○河出来時，黒田大祐，中木戸

誠（東京大学 工学系研究科）

津本浩平（東京大学 工学系研究科／東京大学 医科学研究所）
細胞内の膨大なシグナル伝達は主にタンパク質間相結合における自由エネルギー変化量の差は 8.5 kcal/mol

互作用により行われており，そのタンパク質達の活性化にまで及び，１つのリン酸基の着脱で極めて大きな/不活性化のスイッチの大部分は ATP を通貨としたリン（ATP1 分子の消費以上の）結合エネルギー差を終状態

酸化により制御されている。近年，多くのリン酸化が関の違いにより創出しうることが示された。また，そのエ

わるシグナル伝達経路が発見されている一方で，タンパ

ンタルピー変化量は 30 kcal/mol であり，エンタルピー駆ク質のリン酸化が生体内ではどのように認識され，どの動型の結合であることが示された。更に，結晶構造解析

ように下流のタンパク質と結合するのかについては未とその構造を元にした分子動力学計算（MD シミュレー

知の領域が多い。我々は，Akt の Ser473 のリン酸化ペプション）により，リン酸基の認識は極めて動的であり，チドを高いリン酸基選択能で認識する抗体をモデルと塩基性側鎖の水素結合と塩橋が大きな役割を果たすとし，その認識機構を熱力学的解析と結晶構造解析，分子同時に，多くのセリン残基と溶液中の水分子が交互に水動力学計算により解析した。熱力学的解析の結果，リン素結合を形成する複雑な機構であることが示された。

酸基の有無によって 3000 倍もの親和性の違いが生じた。

（21）活性イオウ分子によるカドミウムのイオウ付加体の生成を介した毒性防御○新開泰弘，秋山雅博，鵜木隆光，熊谷嘉人（筑波大学 医学医療系）

カドミウム（Cd）は親電子性を有し，低濃度ではセンにすることを目的とした。マウス初代肝細胞において，サータンパク質のシステイン残基の化学修飾を介した

Cd の曝露によって引き起こされた HSP70 および MT のレドックスシグナル伝達経路の活性化を引き起こし，高誘導および細胞毒性は，Na2S4 の処理によって抑制され濃度では非特異的なタンパク質の化学修飾により毒性た。ESI-MS にて解析したところ，Cd と Na2S4 の反応生を発揮する。本研究では，パースルフィドやポリスルフ

成物として，硫化カドミウム（CdS）およびチオ硫酸カド

ィドなどの活性イオウ分子が高い求核性を有することミウム（CdS2O3）がそれぞれ検出された。そこで CdS おに着目し，ポリスルフィドのモデルとして Na2S4 を用い

よび CdS2O3 の細胞毒性を CdCl2 と比較したところ，CdSて，Cd の肝毒性に対する活性イオウ分子の役割を明らか

は殆ど毒性を示さず HSP70 や MT も誘導しなかったが，

349

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

CdS2O3 の細胞毒性は Cd と殆ど変わらなかった。インビ

しては，CdS および CdS2O3 の生成がみられたが，前者はボにおいて，Cd 投与による肝毒性は Na2S4 の処理によっ安定な付加体であるのに対して後者は不安定な付加体て抑制され，CdS の曝露では肝毒性は殆ど認められなかであるために，少なくとも CdS が Cd の解毒に寄与するった。以上より，ポリスルフィドは Cd によるストレス

ことが示唆された。

応答タンパク質の誘導や肝毒性の惹起を負に制御する【文献】Akiyama M et al. Chem Res Toxicol 2017.

働きがあることを明らかにした。Cd のイオウ付加体に関（22）caspase-1 活性を指標とした単一細胞パイロトーシス可視化プローブの開発○川口充康，山田輝，家田直弥，中川秀彦（名古屋市立大学 大学院薬学研究科）

アポトーシスを始めとする「制御された細胞死」の中で，蛍光団と消光団を YVAD 配列で結合させた FRET 型

でも近年，炎症性細胞死パイロトーシスに注目が集まっ蛍光プローブを設計・合成した。蛍光団として水溶性のている。本研究ではパイロトーシス発生時にのみ活性化

高い TAMRA を用いることで，パイロトーシスが実行さすることが知られている caspase-1 活性を利用してパイれ膜構造が壊れて初めて蛍光プローブが細胞内に取りロトーシスの単一細胞可視化蛍光プローブの開発を目込まれることを期待した。これによりパイロトーシスへ指した。パイロトーシスの実行をモニター可能となれば，の特異性を付与できると考えた。

パイロトーシスを阻害する小分子のスクリーニングが合成した蛍光プローブは in vitro で caspase-1 による蛍

容易に実行可能となり，フォワードケミカルジェネティ

光上昇が見られ，また細胞系でもパイロトーシス誘導条

クスのアプローチによりパイロトーシス実行に関わる件にて蛍光上昇が見られた。一方，その蛍光上昇は

未知の分子の探索・同定を行えると期待した。

caspase-1 阻害剤添加によって抑制されたことから，単一

caspase-1 は YVAD 配列を特異的に認識し，アスパラ

細胞内でパイロトーシスを検出可能であることが示唆

ギン酸の C 末端側を切断することが知られている。そこされた。

（23）心リモデリングにおける活性酸素の産生と TRPC3/6 チャネルの役割○小田紗矢香，冨田拓郎，西村明幸（生命創成探究センター（生理学研究所）／総合研究大学院大学）
西田基宏（生命創成探究センター（生理学研究所）／総合研究大学院大学／九州大学 大学院薬学研究院）
心臓は，一過的なストレスに対しては可逆的な形態変明であった。本研究で我々は，高血糖ストレスに曝され化により適応できるが，慢性的なストレスによる構造変たマウス心臓および初代ラット心筋細胞で，TRPC6 と化は不可逆的であり，最終的に機能不全に陥る。この不Nox2 の発現量の間に逆相関の関係を見出した。1 型糖尿可逆的な心リモデリングには，異常な Ca2+シグナルと活病を発症した TRPC6 欠損マウスでは，野生型と比較し性酸素種（ROS）の産生が関与することが知られていた心機能の顕著な低下および尿・心臓における酸化ストレが，その分子機構は明らかにされていなかった。我々はスの増加が観察された。HEK293 細胞に TRPC3/6 両者を

最近，機械的ストレスにより惹起される心リモデリング

Nox2 と共発現させると，TRPC3/6-Nox2 三者複合体が形に，transient receptor potential canonical (TRPC) 3 と NADPH

成され，TRPC3 による Nox2 の発現上昇が抑制された。

oxidase (Nox) 2 の機能連関が関与することを明らかにし以上から，TRPC6 は TRPC3-Nox2 機能連関を負に制御た。しかし，TRPC3 と類似した構造および活性化機構をし，過剰な酸化ストレスの上昇を防ぐ役割を有すること

もつ，TRPC6 の TRPC3-Nox2 機能連関における役割は不が示唆された。

350

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（24）システイニル tRNA 合成酵素によるパースルフィド合成制御機構の解明○井田智章，西村澤明，守田匡伸，松永哲郎（東北大学 大学院医学系研究科）

智裕（熊本大学 大学院生命科学研究部），居原秀（大阪府立大学 大学院理学系研究科）

藤井重元（東北大学 大学院医学系研究科），本橋ほづみ（東北大学 加齢医学研究所）
赤池孝章（東北大学 大学院医学系研究科）【目的】最近，強力な抗酸化活性を発揮するシステイ

解析した結果，EcCARS(D71I)変異体の CysSSH 合成活性

ンパースルフィド（CysSSH）やその代謝関連化合物がミが顕著に増加し，KIIK 周辺アミノ酸により制御されるこ

トコンドリアにおけるエネルギー産生に深く関与してとが示された。また，CysSSH 産生に伴うプロダクト解いることがわかってきた。我々はタンパク質ポリスルフ

析より，アラニンとセリンの生成が確認された。さらに，

ィド化機構を解析するなかで，cysteinyl-tRNA synthetase

EcCARS 基質特異性を解析した結果，システインだけで（CARS）がシステインを基質に pyridoxal phosphate（PLP）

なく，ホモシステインやグルタチオン，３-メルカプトピ

依存的に CysSSH を合成することを示した。しかし，そルビン酸を基質に各種パースルフィド合成活性を有すの合成制御機構については未だ不明な点が多い。そこで，ることが示された。一方，これまで PLP 依存的酵素反応

CARS による CysSSH 合成制御機構について LC-MS/MSに必須とされてきた基質のアミノ基が修飾された N-アにより解析した。

セチルシステインを基質にそのパースルフィドを合成【方法・結果・考察】CARS の PLP 結合サイトである

することが分かった。CARS によるパースルフィド合成

KIIK モチーフ周辺のアミノ酸配列は，種横断的によく保は，既存の PLP 依存的酵素反応機構では説明できない新存されている。そこで，大腸菌 CARS（EcCARS）の KIIK

たな酵素反応機構であることが示唆された。

周辺アミノ酸を変異した EcCARS の CysSSH 合成活性を（25）ミトコンドリア/イオウ呼吸選択的 sulfide-quinone reductase（SQR:硫化水素キノン還元酵素）
欠損マウスの開発○守田匡伸，松永哲郎，井田智章，西村明，藤井重元（東北大学 大学院医学系研究科）
本橋ほづみ（東北大学 加齢医学研究所）
赤池孝章（東北大学 大学院医学系研究科）

硫化水素の代謝には sulfide-quinone reductase (SQR)の始する定型外翻訳により，SQR のミトコンドリア移行シ関与が想定されているが，その代謝メカニズムや生理的グナルが欠損し，SQR のミトコンドリア局在が損なわれ機能は不明である。本研究では CRISPR/Cas9 システムにていることが示された。さらに不死化 MEF を用いたミより SQR ゲノム編集マウスを作製し，SQR の硫化水素

トコンドリア膜電位解析により，SQR 機能不全 MEF で解毒とイオウ呼吸機能の解明を試みた。SQR タンパク質はイオウ代謝に依存した膜電位形成，すなわち電子伝達

はミトコンドリアに局在していることから，系機能が顕著に損なわれていることが分かった。以上よCRISPR/Cas9 システムを用いて微細な塩基配列改変を行り，SQR の細胞内局在を変化させることで，細胞質におい，SQR のミトコンドリア局在が阻害された SQR 機能

いて SQR の硫化水素解毒代謝機能は維持したままでミ不全マウスを作製した。このマウスは生後 3 週間以降よ

トコンドリアの電子伝達系への電子・プロトン供給機能

り成長遅延を示し，生後 2 ヶ月以内に死亡した。SQR 機は阻害され，イオウ呼吸が選択的に抑制されたエネルギ

能不全マウスにおいて SQR タンパク質の発現及び細胞ー代謝異常マウスの開発に成功した。

内局在を調べたところ，本来と異なる位置から翻訳が開351

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（26）病原細菌の産生する活性パースルフィドによるオートファジー不全と生体防御異常○松永哲郎，藤井重元，西村明，井田智章（東北大学 大学院医学系研究科）

小野勝彦，津々木博康，澤智裕（熊本大学 大学院生命科学研究部）
赤池孝章（東北大学 大学院医学系研究科）

システインパースルフィドに代表される活性パース

素欠損株において活性パースルフィド産生量の有意なルフィドの細菌の代謝経路と病原性における役割は不減少を認めた。さらに，マウスマクロファージにサルモ

明な点が多い。我々はこれまで，細菌感染や炎症病態でネラの野生株および各種パースルフィド産生低下変異生成する 8-ニトロ-cGMP が，翻訳後修飾 S-グアニル化を

株を感染させ，オートファジー誘導と細胞内増殖を解析介して様々なレドックスシグナル伝達に関与することしたところ，細菌由来の活性パースルフィドが 8-ニトロを明らかにした。本研究では，細菌の産生する活性パー-cGMP による S-グアニル化を介するオートファジーを

スルフィド産生の宿主細胞のオートファジー誘導と生抑制し，マクロファージ内の細菌増殖を促進することが体防御反応（細胞内殺菌）に与える影響を検討した。サ分かった。以上より，病原細菌サルモネラが産生する活ルモネラ（Salmonella typhimurium）のイオウ代謝酵素欠性パースルフィドは，オートファジー誘導の不全をもた

損株を構築し，野生株およびイオウ代謝酵素欠損株におらし，細菌の宿主細胞内生存と生体防御異常をもたらす

ける各種イオウ代謝物の産生動態を質量分析装置によことで病原性を発揮していることが示唆された。

り解析した。その結果，野生株に比較してイオウ代謝酵（27）KEAP1-NRF2 制御系の活性化はアルツハイマー病様病態を改善する○松丸大輔，領家梨恵（東北大学 加齢医学研究所）
齋藤律水，三枝大輔（東北大学 東北メディカル・メガバンク機構）
川島隆太（東北大学 加齢医学研究所）
山本雅之，宇留野晃（東北大学 東北メディカル・メガバンク機構／東北大学 大学院医学系研究科）
本橋ほづみ（東北大学 加齢医学研究所）

世界中で約 2400 万人の認知症患者がいると推定されに解析した。まず，11 ヶ月齢の WT，AppNL-G-F/NL-G-Fているが，その大部分はアルツハイマー病（Alzheimer's（AppNLGF），AppNLGF; Keap1 knock-down（AppNLGF; Keap1KD）

disease: AD）を患っていると考えられている。病態の発マウスの脳を組織学的に解析した。AppNLGF マウスでは

現にはアミロイド β（Aβ）ペプチドの蓄積を引き金とし，Aβ の沈着と，沈着部位に凝集する貪食細胞が観察されタウの蓄積，神経変性・神経細胞死に至る病理カスケー

た。全身性に NRF2 が活性化状態である AppNLGF; Keap1KDド（アミロイドカスケード仮説）が提唱されており，低マウスでは，貪食細胞の凝集を伴わない Aβ 沈着が一部レベルかつ慢性の酸化・炎症・代謝ストレスを伴うことで観察された。次に，酸化ストレスマーカーである 8-が報告されている。本研究では，酸化ストレス応答におOHdG の免疫組織化学解析を行った。AppNLGF マウスでいて重要な役割を担っている KEAP1-NRF2 制御系が AD

WT マウスより 8-OHdG 陽性細胞が多かったが，AppNLGF;

病態に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。AD

Keap1KD マウスは AppNLGF マウスに比較して WT マウス

病態モデルとしてヒト化変異 APP ノックインマウスをに近い傾向を示した。さらに，これらのマウスの脳組織採用し，全身で NRF2 が活性化している Keap1 ノックダを用いて遺伝子発現解析を行なった。炎症性サイトカイ

ウンマウスとの複合遺伝子改変マウスを作製することンである Il-1b，Il-6 遺伝子の発現は AppNLGF マウスに比により AD 様病態とストレス応答との関わりを遺伝学的較して AppNLGF; Keap1KD マウスで低下していた。以上の352

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

結果は，AppNLGF; Keap1KD マウスでは，組織学的にも遺伝系の活性化は，AD の予防・治療において有効な戦略の子発現の観点からも AppNLGF マウスの AD 様病態が改善一つになるものと期待される。

したことを示している。したがって，KEAP1-NRF2 制御（28）β-Galactosidase および可視光による二段階制御型 NO ドナーの合成と機能評価○岡由実奈（名古屋市立大学 薬学部）

家田直弥，山内彩樺，川口充康，中川秀彦（名古屋市立大学 大学院薬学研究科）

NO（一酸化窒素; nitric oxide）は生体内で NO 合成酵素

的な NO 作用の研究および治療を目指す場合，より精密なによって生合成されるガス状メディエータであり，血管弛制御を行えることが望ましい。そこで本研究では，光制御

緩をはじめとする様々な生理機能に関与している。NO は，

NO ドナーに別の制御因子として酵素反応制御を加えた

その濃度によって示す生理活性が異なることが示唆され二段階制御型 NO ドナーの合成，機能評価を行った。

ており，高濃度では DNA 損傷などを誘発し，細胞毒性，

当研究室で独自に開発された光制御 NO ドナーである

アポトーシスを起こすことが知られている。NO の生理作

NO-Rosa5 および NORD-1 に，β-galactose をエーテル結用を調べる際には NO を放出する化合物 (NO ドナー) が合させた化合物 NO-Rosa-Gal および NORD-Gal を合成し用いられており，その中でも光制御 NO ドナーは NO の放た。合成した化合物は β-galactosidase の酵素反応によっ

出を時空間制御することが可能である。

て活性化体になることを HPLC で確認した。この結果か

当研究室では可視光に応答して NO を放出する独自のら，NO-Rosa-Gal と NORD-Gal は生体内でより精密な制光制御 NO ドナーを開発し，NO の作用を可視光で時空間御が可能な二段階制御型 NO ドナーになりうることが示

制御できることを示した。細胞種やオルガネラ，組織特異唆された。

（29）ミトコンドリア関連蛋白質 Prohibitin-2 の物性解析
○千吉良
長門石

岳（東京大学 大学院工学系研究科）

曉（東京大学 大学院工学系研究科／東京大学 医科学研究所）
片桐豊雅（徳島大学 先端酵素学研究所）

津本浩平（東京大学 大学院工学系研究科／東京大学 医科学研究所）

Prohibitin-2 (PHB2) はミトコンドリアをはじめとしてグリセロールの存在は PHB2 の二次構造を変化させない

核や細胞質など様々な局在を示し，シグナリングや老化，が，界面活性剤は二次構造の熱安定性(Tm)を低下させ，癌化など多様な細胞プロセスに関わる蛋白質として知逆にグリセロールは二次構造を大きく安定化することられている。こうした性質から治療標的として有望視さが明らかとなった。一方，三次構造の熱安定性の影響がれているにも関わらず，蛋白質としての物性解析などと大きく現れる DSC 測定では，界面活性剤，グリセロール

いった基礎的な研究はほとんど進んでいない。本研究でともに Tm が上昇した。さらに，PHB2 は溶液中で単量体は，多角度光散乱(MALS)や円偏光二色性(CD)や示差走から四量体まで様々な会合状態をとることが MALS 測

査熱量計(DSC)といった光学および熱的な手法を用いて，

定から明らかとなった。これらの結果から，PHB2 は溶

様々な溶液条件下における PHB2 の安定性や会合状態な液環境により自身のフォールディングや会合状態を変どのキャラクタライズを行い，その多機能性の起源の解化させることで，様々な機能を発揮している可能性が示明を試みた。CD スペクトル測定の結果，界面活性剤や

唆された。

353

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（30）リボゾーム結合因子 GCN1L1 による DRG2 を介した細胞増殖制御機構○山嵜博未，葛西秋宅，三村純正，伊東健（弘前大学 大学院医学研究科）

タンパク質合成は１ペプチド結合形成に５ATP を要解析すると，成長遅延を呈して出生直後に死亡した。

し，
mTORC 経路や eIF2α のリン酸化により制御される。

DFRP2 と複合体を形成する G タンパク質である DRG2eIF2α のリン酸化酵素は高等動物で４種存在し，各々がの発現低下細胞は p21 の発現誘導を伴う G2/M arrest を特異的ストレス下での翻訳抑制に関与する。GCN2 はア

起こすことが報告されている。GCN1L1 ΔRWDBD マウス由

ミノ酸飢餓誘導性の eIF2α リン酸化酵素である。GCN1

来の胎児期繊維芽細胞で解析すると，DRG2 タンパク質はこの反応に必須である一方で RWDBD（RWD 結合ド量低下を伴う G2/M arrest を起こしていた。以上のことかメイン）を持ち，GCN2，IMPACT，DFRP2 などの種々のら，GCN1L1 は DRG2 の調節を介して細胞増殖制御に関RWD タンパク質に結合する。近年，線虫 GCN1 は GCN2

与するものと考えられた。DRG2 はエンドサイトーシス

非依存性の新たなアポトーシス制御因子として報告さを介したトランスフェリンの取り込みにも関与しておれた。そこで，哺乳動物 GCN1 ホモログ GCN1L1 のり，GCN1L1 は微量栄養素摂取やタンパク質合成を統合

RWDBD 欠失マウス（GCN1L1 ΔRWDBD マウス）を作成し的に制御する因子である可能性が考えられた。

（31）酸化イミダゾールジペプチドの検出○垣花優希，山陰茜（大阪府立大学 大学院理学系研究科）

柴田貴広（名古屋大学 大学院生命農学研究科）
内田浩二（東京大学 大学院農学生命科学研究科）
居原秀（大阪府立大学 大学院理学系研究科）

で増加していた。この結果から酸化 IDPs は酸化ストレ

イミダゾールジペプチド（IDPs）はヒスチジンを含むジペプチドである。IDPs は抗酸化能を有することが知ら

スに依存して増加することが明らかとなった。

れているが，分子メカニズムは明らかとなっていない。

さらに，酸化 IDPs 産生のより詳細なメカニズムを解本研究では，その分子メカニズムの解明を目的とした。

析するため，カルノシン合成酵素（CARNS）を過剰発現

マウス筋肉でのアダクトーム解析により，イミダゾール

させた SH-SY5Y 細胞を作製した。この細胞に過酸化水

基に酸素が付加した酸化 IDPs が生体内に存在すること

素（H2O2）を処理し，細胞毒性及び酸化 IDPs を評価しを明らかにした。次に，マウス臓器中の酸化 IDPs を LC-

た。CARNS 発現 SH-SY5Y 細胞は control 細胞と比較しMS/MS を用いた安定同位体希釈法により定量解析した。

H2O2 による毒性が減少していた。また，酸化 IDPs は増

その結果，酸化 IDPs はマウスの様々な臓器で数 pmol/mg

加していた。これらの結果より，IDPs の抗酸化能には酸

protein 程度で存在していることが明らかとなった。

化 IDPs が関与していることが示唆された。

続いて，IDPs の抗酸化能と酸化 IDPs の関係を調べる

以上の結果より，生体内で IDPs の酸化が起こっておため，敗血症関連脳症モデルマウスの脳での 酸化 IDPs

り，酸化 IDPs は酸化ストレスに依存して産生することの動態解析を行なった。酸化 IDPs は LPS 投与後 8 時間が明らかとなった。

354

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（32）レドックス制御型カルモデュリン依存性酵素の意義
荒木笙馬，高田剛，土屋幸弘，○渡邊泰男（昭和薬科大学 医療薬学系）

細胞内 Ca2＋の上昇はカルシウム結合タンパク質によルで阻害した。これらの活性阻害は，部位特異的なシスって仲介される。なかでも，カルモデュリン（CaM）はテインチオール基（Cys-SH）の可逆的レドックス制御を

多機能なカルシウム情報伝達を担う分子であり，Ca2 ＋

うけていた。さらに，それぞれのレドックス制御には，/CaM 複合体により活性化される CaM 依存性酵素には，

1）CaMKI は不可逆的な親電子物質攻撃に可逆性を与えタンパク質リン酸化酵素の CaM キナーゼ（CaMK）群やること，2）CaMKIV は小胞体ストレスに応答すること，

含硫アミノ酸代謝酵素のシスタチオニン-γ-リアーゼ

3）CSE は自己活性制御としての意義があった。このよう（CSE）が含まれる。我々は，直接的・間接的に活性イに，CaM 依存性酵素は，Ca2＋/CaM 複合体結合と部位特オウシグナルが細胞における CaM 依存性酵素調節に寄異的リン酸化修飾に加えて，活性イオウ分子による特定

与することを明らかにした。システインヒドロパースルの Cys-SH の可逆的なレドックス制御をうけているもの

フィド（CysSSH）や活性イオウ供与体 Na2S4 は，CaMKI，と考えられる。

CaMKII，CaMKIV ならびに CSE 活性を分子，細胞レベ（33）In vivo がん治療効果イメージングを志向した可逆的 glutathione 蛍光プローブの開発○西堀純平（東京大学 大学院薬学系研究科）
神谷真子（東京大学 大学院医学系研究科／JST さきがけ）
梅澤啓太郎（東京大学 大学院薬学系研究科）
浦野泰照（東京大学 大学院薬学系研究科／東京大学 大学院医学系研究科／AMED-CREST）【目的】Glutathione(GSH)は細胞内に 0.5-10 mM 程度のるため，本研究では平衡定数への影響を避け donor 側の濃度で存在し，がんにおいては化学療法・放射線療法へ

骨格を改善するアプローチを行った。その結果，ローダの抵抗性の一因であると考えられている。当研究室ではミン 123，フルオレセインに代表される緑色蛍光色素を近年，生細胞内の GSH 濃度の定量が可能であり，高い時

donor に用いることで，蛍光波長の分離および dynamic

間分解能でこの濃度変化を可逆的にイメージングでき

range の点でより in vivo イメージングに適したプローブ

る FRET 型小分子蛍光プローブを報告した(Nat. Chem. 9,として機能することが示された。さらに酵素反応を利用

279-286 (2017))。本研究では，このプローブを in vivo におした設計と組み合わせることで，卵巣がん腹膜播種モデ

いて有効に機能するようにその分子構造を改変・最適化し，ルマウスにおいて，既報のプローブを投与するよりもよ

種々の化学療法によるがん細胞内 GSH 濃度変化を in vivo

り正確なイメージング結果が得られることが示唆されでリアルタイムイメージングすることを目指した。

た。現在本プローブの可逆性が in vivo においても保証さ【方法・結果】既報の FRET 型プローブは acceptor 側

れるか検討を行っている。

が生細胞内 GSH 濃度に最適化された解離平衡を形成す355

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（34）有機小分子蛍光プローブを用いた SAM 検出系の開発とスクリーニング系への応用○荻原洲介，小松徹（東京大学 大学院薬学系研究科）

浦野泰照（東京大学 大学院薬学系研究科／東京大学 大学院医学系研究科／AMED-CREST）（目的）SAM（S-adenosylmethionine）は，メチル基転移

Caspase-3 の Coupled Assay により蛍光検出する FRET 型反応の主要なメチル基ドナーであり，細胞内の SAM 濃

蛍光プローブ ISOp-2 の開発に成功している（Kimura et

度がメチル基転移反応速度を決定し，細胞内の DNA，タal., Angew. Chem. Int. Ed. 2017）。演者は，本蛍光プロー

ンパク質のメチル化状態を直接的に制御していると考

ブの蛍光上昇が，SAM を量論的に消費して起こることにえられている。細胞内の SAM 濃度の変化は癌などの 疾

着目し，これを SAM の検出系に利用できると考えた。

患の成り立ちにも関与していることが示唆されており，

しかしながら，ISOp-2 は SAM 非依存下での加水分解がその分子機構を詳細に調べることは，その治療法の開発

起こり，低濃度の SAM の検出に十分な S/N を得ることに重要な意義を持つと考えられる。そこで本研究では，が難しかったため，SAM 非依存下での加水分解を大幅に生細胞の SAM 濃度の変化を高感度かつハイスループッ

抑えて S/N を向上させるプローブの構造最適化をおこなトに検出する実験系を開発することで，生細胞レベルでい，目的に適う蛍光プローブの開発に成功した。本検出

SAM 濃度を制御する化合物の探索を実現するスクリー

系を用いることで，培養した細胞を可溶化後，酵素およニング系を開発することを目指した。

びプローブの添加のみによって細胞内に存在している（方法・結果）当研究室では，SAM を補酵素に持つ酵素

SAM の迅速な蛍光検出が可能となることが期待される。

PIMT（Protein L-isoaspartyl methyltransferase）の活性を，356

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告10．心臓・血管系の頑健性と精緻な制御を支える分子基盤の統合的解明
2018 年 11 月 1 日－11 月 2 日
代表・世話人：赤羽悟美（東邦大学医学部生理学講座統合生理学分野）
所内対応者：西田基宏（生理学研究所生体情報研究系心循環シグナル研究部門）（１）Insights into Mechanisms for Initiation of Human Atrial Rhythm Disturbances: Action Potential Duration Alternans
Haibo Ni1,2，Henggui Zhang1，Eleonora Grandi2，Sanjiv M. Narayan3，and ○Wayne R. Giles4（1Biological Physics Group, School of Physics & Astronomy, The University of Manchester，
2Dept. of Pharmacology, University of California, Davis，
3Cardiovascular Institute, Stanford University，4Faculty of Medicine, University of Calgary, Canada）（２）電位依存性ホスファターゼ VSP：14 年を経て見えたこと，見えないこと○岡村康司 1，河合喬文 1，川鍋

陽 1，筒井秀和 2，坂田宗平 4，佐々木雄彦 3（1 大阪大学医学系研究科統合生理学，2 北陸先端科学技術大学院大学，
3 東京医科歯科大学病態生理化学分野，4 大阪医科大学生理学）（３）マウス心筋前駆細胞における細胞質分裂を伴わない不規則な核分裂の検討○尾松万里子，福永諒，松浦博（滋賀医科大学生理学講座細胞機能生理学部門）（４）肺動脈高血圧・右心不全の病態形成における TRPM7 チャネルの役割○倉原琳 1，Lixia Yue2，Jianlin Feng2，平石敬三 1，井上隆司 1（1 福岡大学医学部生理学，2 コネチカット大学医学部細胞生物学）（５）プロスタグランディン E-EP4 シグナルによる大動脈瘤進行の分子機序○横山詩子，廣見太郎，石川義弘（横浜市立大学医学部循環制御医学）（６）内因性ミオシンホスファターゼ阻害タンパク質 CPI-17 による血管収縮制御
Qunhui Yang1，Wataru Fujii2，Shigeru Kakuta3，Noriyuki Kaji1，Hiroshi Ozaki4，○Masatoshi Hori1（1 東京大学・院・農学生命科学研究科・獣医薬理学，2 動物遺伝学， 3 実験動物，
4 岡山理科大・獣医・獣医薬理学）（７）創傷治癒における血管新生の蛍光ライブイメージング
弓削進弥，野一色千景，○福原茂朋（日本医科大・先端医学研究所・病態解析学部門）（８）Na/Ca 交換体の Ca 依存性膜局在制御機構の生理学的役割○田頭秀章 1，喜多紗斗美 1,2，岩本隆宏 1（1 福岡大・医・薬理学，2 徳島文理大・薬・薬理学）（９）構造活性相関解析から見えてきた 2 型リアノジン受容体チャネルの制御機構○村山

尚 1，小川治夫 2，呉林なごみ 1，大野聖子 3，堀江稔 4，櫻井隆1（1 順天堂大・医・薬理学，2 東京大・定量生命科学研究所，
3 国立循環器病センター分子生物学部，4 滋賀医科大・医・呼吸循環器内科）（10）心血管系の L 型 Ca2+チャネル CaV1.2 サブユニットの細胞内 C 末端の翻訳後修飾の機能的意義○山田充彦，柏原俊英，郭暁光，中田勉，川岸裕幸（信州大・医・分子薬理学）（11）カルモジュリンの CaV1.2 型 Ca チャネルへの結合の分子シミュレーション○亀山正樹，蓑部悦子，徐建軍，高青華（鹿児島大・院・医歯学総合研究科）（12）マウス洞房結節細胞の自動能におけるミトコンドリア Na/Ca 交換(NCLX)の寄与○竹田有加里，竹内綾子，松岡達（福井大・院・医学系部門・形態機能医科学・統合生理学）（13）モルモット肺静脈心筋の電気生理学的・薬理学的性質○行方衣由紀，濵口正悟，田中

357

光（東邦大・薬・薬物学）

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（14）ラット心房細動モデルにおけるリーク電流活性化剤の抗不整脈効果○岡本洋介，安藤賀子，加藤和子，高橋優維，高木大地，尾野恭一（秋田大・院・医学系研究科・細胞生理学室）（15）QT 延長症候群の心室筋における早期後脱分極の発生機序：ヒト心室筋細胞モデルによる非線形力学的解析○倉田康孝，津元国親（金沢医科大・医・生理学Ⅱ）（16）神経ペプチドによるインフルエンザ重症化の制御機構○今井由美子 1，市田

悠 1，星崎みどり 1，久場敬司 2，吉村明彦 3（1 国立医基盤研究所，2 秋田大・院・医学系研究科，3 慶応大・院・医学系研究科）（17）ミトコンドリア－アクチン細胞骨格連携による心筋細胞の早期老化機構○西村明幸 1，島内司 2，田中智弘 2，下田翔 2，冨田拓郎 2，西田基宏 1,2（1 九州大・院・薬学研究院・創薬育薬研究施設統括室，
2 生理学研究所（生命創成探究センター）・心循環シグナル研究部門）（18）心筋ストレスが誘導する心組織の形態機能変化○草刈洋一郎，西岡成知，谷端淳，南沢享（東京慈恵会医科大・細胞生理学）（19）脂肪心筋症と心房細動 ― GLP-1 受容体作動薬の役割 ―○弘瀬雅教 1，佐藤さつき 1，衣斐美歩 1，石田菜々絵 1，鈴木仁弥 2（1 岩手医科大・薬・病態薬理学，2 福井大・医・内科学）（20）カフェインによる肝星細胞の活性化・脱活性化制御を介した肝線維化改善の可能性○山口桃生，森下智也，齊藤真也，石川智久（静岡県立大・薬・薬理学分野）（21）画像解析によるヒト iPS 細胞由来心筋細胞を用いた薬剤評価〇黒川洵子，山口賢彦，坂本多穗（静岡県立大・薬・生体情報分子解析学）（22）ヒト iPS 細胞由来心筋細胞を利用した医薬品の左室機能毒性の評価○内藤篤彦 1，伊藤正道 2，杉山篤1

（1 東邦大・医・薬理学，2 東京大・医学部附属病院循環器内科）（23）微生物由来のアンジオテンシン変換酵素２（ACE2）様酵素による心臓リモデリング・機能不全の改善○久場敬司 1，佐藤輝紀 1,2，湊隆文 1，韮

澤悟 3，小澤諒 1，山口智和 1，

中原和彦 3，渡邊博之 2，今井由美子 4，高橋砂織 5（1 秋田大・院・医学系研究科・分子機能学・代謝機能学，2 秋田大・院・医学系研究科・循環器内科学講座，
3 国際農林水産業研究センター・生物資源・利用領域，
4 医薬基盤・健康・栄養研・感染病態制御ワクチンプロジェクト，
5 秋田県総合食品研究センター）（24）RyR2 阻害薬の探索と心筋細胞に対するそれらの効果○呉林なごみ 1，村山

尚 1，田村真衣 1，森修一 2，湯浅磨里 2，影近弘之 2，

鈴木純二 3，金丸和典 4，飯野正光 4，森本幸生 5，櫻井隆1

（1 順天堂大・医・薬理，2 東京医科歯科大・生材研，3 カリフォルニア大，
4 日本大・医・細胞分子薬理，5 国際医療福祉大学・理学療法科）（25）糖尿病性心筋症早期ステージにおける HFpEF の分子機序○三上義礼 1，伊藤雅方 1，濵口正悟 2，村上慎吾 1,3，冨田太一郎 1，
大島大輔 1，行方衣由紀 2，田中

光 2，赤羽悟美 1（1 東邦大・医・生理学・統合生理，2 東邦大・薬・薬物学，
3 中央大・理工・電気電子情報通信工学科）358

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（26）APJ リガンド ELABELA による ACE 制御を介した心不全改善作用○佐藤輝紀 1,2，山口智和 1，門脇歩美 1，渡邊博之 2，今井由美子 3，久場敬司 1（1 秋田大・院・医学系研究科・分子機能学・代謝機能学，
2 秋田大・院・医学系研究科・循環器内科学，3 医薬基盤・健康・栄養研究所）（27）心筋梗塞におけるプロトン感知性受容体 GPCR(GPR4)の役割解析〇伊藤峻太，萩原柾，渡健治，長坂明臣，仲矢道雄，黒瀬等（九州大・院・薬学研究院・薬効安全性学分野）（28）新規 TRPC3-Nox2 複合体阻害剤の探索および抗がん剤副作用軽減効果の検証○藤本泰之 1，西山和宏 2，赤司壮一郎 3，冨田拓郎 4,5，田中智弘 4，西村明幸 2，西田基宏 2,4,5（1 大阪府立大・院・生命環境科学研究科・獣医応用薬理学，
2 九州大・院・薬学研究院・創薬育薬研究施設統括室，3 九州大・院・薬学研究院・生命物理化学，
4 生命創成探究センター（生理学研究所）心循環ダイナミズム創発研究グループ，
5 総合研究大学院大学）（29）TRPM7 ドミナントネガティブ変異体導入マウスの特性解析○喜多知 1，田頭秀章 1，沼田朋大 2，喜多紗斗美 1,3，岩本隆宏 1（1 福岡大・医・薬理学，2 福岡大・医・生理学，3 徳島文理大・薬・薬理学）（30）肝細胞における脂質転移タンパク質と PC 産生酵素による脂肪滴形成促進機構○伊藤雅方，冨田太一郎，三上義礼，大島大輔，赤羽悟美（東邦大・医・生理学・統合生理学）（31）肺動脈性肺高血圧症における PDGF 誘発性 Ca2+感受性受容体の発現制御機構の解明○山村彩，Md Junayed Nayeem，高橋理恵，林寿来，佐藤元彦（愛知医科大・医・生理学）（32）血管平滑筋における興奮-転写連関に対するカベオラの役割○小澤拓海, 鈴木良明，今泉祐治，山村寿男（名古屋市立大・院・薬学研究科・細胞分子薬効解析学）（33）骨格筋形成における筋芽細胞融合のシグナルの解明○山口君空，冨田太一郎，三上義礼，伊藤雅方，大島大輔，赤羽悟美（東邦大・医・生理学・統合生理学）（34）血管平滑筋細胞の形質転換に伴うジャンクトフィリンの機能的な役割の変化○佐伯尚紀 1，鈴木良明 1，山村寿男 1，竹島浩 2，今泉祐治 1（1 名古屋市立大・院・薬学研究科・細胞分子薬効解析学，2 京都大・院・薬学研究科・生体分子認識学）（35）G-CaMP6 トランスジェニックマウスを用いた in vivo カルシウムイメージングによる腸管神経系の機能解析○茂木優貴 1,2，佐藤正晃 1,2,3，堀口和秀 4，大倉正道 1,2,5，安藤恵子 1,2,3，池谷裕二 6,7，
房前裕順 8，本郷良泳 8，鈴木稔 8，小川公一 8，高木

都 9，中井淳一 1,2,3,10（1 埼玉大・院・理工学研究科，2 埼玉大・脳末梢科学研究センター，
3 理化学研究所

脳神経科学研究センター，4 福井大・医，5 九州保健福祉大・薬，6 東京大・院・薬学系研究科，7 情報通信研究機構・脳情報通信センター，8 塩野義製薬㈱，

9 奈良県立医科大・医，10 理化学研究所・革新知能統合研究センター）（36）血管平滑筋細胞において Mitofusin2 はミトコンドリア機能維持に寄与する○稲垣

奏，鈴木良明，今泉祐治，山村寿男（名古屋市立大・院・薬学研究科・細胞分子薬効解析学）（37）ミトコンドリア Na+-Ca2+交換の電気生理学的測定○モハメド・モイヌル・イスラム，竹内綾子，松岡達（福井大・院・医学系部門・形態機能医科学・統合生理学）（38）カルシウムパラドックスによる心筋拘縮－ラット灌流心における心筋カルシウム動態と細胞構造の解析－

万井弘基，○田中秀央（京都府立医科大・院・医学研究科・細胞分子機能病理学）

359

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（39）動きベクトル解析を用いたヒト iPS 細胞由来心筋細胞の収縮－弛緩に対する薬剤作用解析○中川桃夏，鈴木結衣，佐野優介，山口賢彦，坂本多穗，黒川洵子（静岡県立大・薬・生体情報分子解析学）（40）薬物誘発性不整脈の trigger への L 型カルシウムチャネル電位依存性変化の影響○木村暁，村上慎吾（中央大・理工・電気電子情報通信工学科）（41）hERG チャネルの活性化に対する合成エストロゲンの作用○杉本真太朗 1，田村文弥 2，家田真樹 3，坂本多穂 1，黒川洵子 1（1 静岡県立大・薬，2 慶應大・医，3 筑波大・医）（42）脳微小血管内皮細胞における TMEM16A の生理機能への寄与○鈴木貴久，安本美貴，鈴木良明，今泉祐治，山村寿男（名古屋市立大・院・薬学研究科・細胞分子薬効解析学）（43）新生内膜過形成モデルにおける IL-19 の新規調節機構の解明○東泰孝（大阪府立大・院・獣医・薬理）（44）低酸素ストレス時の脳微小血管内皮細胞は，HIF-1α-Dynamin2-Kir2.1 経路を介して細胞増殖を異常亢進させる○山村英斗 1，鈴木良明 1，山村寿男 1，浅井清文 2，Giles Wayne3，今泉祐治 1（1 名古屋市立大・院・薬学研究科・細胞分子薬効解析学，
2 名古屋市立大・院・医学研究科・分子神経生物学，3 カルガリー大学・運動生理学）【参加者名】
赤羽悟美（東邦大学医学部生理学講座統合生理学分野），

木村 暁（中央大学理工学部電気電子情報工学科生体情報

東 泰孝（大阪府立大学大学院生命環境科学研究科獣医学

工学研究室），木村彩瑛（静岡県立大学薬学部薬学科生体専攻応用薬理学教室），石川智久（静岡県立大学薬学部薬

情報分子解析学分野），草刈洋一郎（東京慈恵会医科大学

理学分野），伊藤峻太（九州大学薬学研究院薬効安全性学

細胞生理学講座），久場敬司（秋田大学医学系研究科分子分野），伊藤雅方（東邦大学 医学部生理学講座統合生理

機能学・代謝機能学講座），倉田康孝（金沢医科大学医学学分野），稲垣 奏（名古屋市立大学大学院薬学研究科細部・生理学Ⅱ），倉智嘉久（大阪大学大学院 医学系研究科

胞分子薬効解析学分野），今井由美子（国立医薬基盤研究

分子細胞薬理学教室），
倉原 琳（福岡大学医学部生理学），

所感染病態制御ワクチンプロジェクト），植村明嘉（名古呉林なごみ（順天堂大学医学部薬理学講座），黒川洵子（静屋市立大学大学院医学研究科網膜血管生物学寄附講座），

岡県立大学薬学部生体情報分子解析学分野），黒川竜紀（大大島大輔（東邦大学医学部生理学講座統合生理学分野），

分大学医学部病態生理学講座），黒瀬等（九州大学大学院

大野聖子（国立循環器病研究センター分子生物学部），岡薬学研究院薬効安全性学分野），高 青華（鹿児島大学医

村康司（大阪大学医学系研究科統合生理学教室），岡本洋

歯学総合研究科衛生学健康増進医学），後藤拓実（九州大介（秋田大学大学院医学系研究科医学系研究科細胞生理学

学薬学部創薬育薬研究施設統括室），佐伯尚紀（名古屋市講座），小澤拓海（名古屋市立大学大学院薬学研究科細胞

立大学大学院薬学研究科細胞分子薬効解析学分野），佐野

分子薬効解析学分野），小田紗矢香（生理学研究所生体情優介（静岡県立大学薬学部生体情報分子解析学），佐藤輝

報研究系心循環シグナル部門），尾松万里子（滋賀医科大紀（秋田大学大学院医学系研究科分子機能学・代謝機能学

学医学部生理学講座・細胞機能生理学部門），片山大樹（名講座），佐藤元彦（愛知医科大学医学部生理学講座），澤古屋市立大学大学院薬学研究科細胞分子薬効解析学分野），

井優輝（名古屋市立大学大学院薬学研究科細胞分子薬効解亀山正樹（鹿児島大学大学院医歯学総合研究科神経筋生理析学分野），下田 翔（総合研究大学院大学生命科学研究学），川岸裕幸（信州大学バイオメディカル研究所医学部

科心循環シグナル部門），徐 建軍（鹿児島大学医歯学総分子薬理学教室），川崎桂輔（名古屋市立大学大学院薬学合研究科神経筋生理学），神藤秀基（名古屋市立大学大学

研究科細胞分子薬効解析学分野），喜多紗斗美（徳島文理院薬学研究科細胞分子薬効解析学分野），杉本真太朗（静大学薬学部薬理学），喜多 知（福岡大学医学部薬理学），

岡県立大学薬学科生体情報分子解析学），鈴木貴久（名古360生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

屋市立大学大学院薬学研究科細胞分子薬効解析学分野），

学部門），藤本泰之（大阪府立大学生命環境科学研究科応鈴木良明（名古屋市立大学大学院薬学研究科細胞分子薬効

用薬理学研究室），堀 正敏（東京大学大学院農学生命科

解析学分野），園田桂子（国立循環器病研究センター分子学研究科獣医薬理学研究室），前田和輝（名古屋市立大学

生物学部），鷹野 誠（久留米大学医学部生理学講座統合

大学院薬学研究科細胞分子薬効解析学分野），前田翔也（九自律機能部門），田頭秀章（福岡大学医学部薬理学），竹州大学薬学部創薬育薬研究施設統括室），松岡 達（福井内綾子（福井大学学術研究院医学系部門医学領域形態機能

大学学術研究院医学系部門医学領域形態機能医科学講座

医科学講座統合生理学分野），竹田有加里（福井大学学術

統合生理学分野），三浦 岳（九州大学大学院医学研究院

研究院医学系部門 医学領域形態機能医科学講座統合生理

生体制御学講座系統解剖学分野），三上義礼（東邦大学医学分野），楯野真也（名古屋市立大学大学院薬学研究科細学部生理学講座統合生理学分野），三島寛貴（名古屋市立

胞分子薬効解析学分野），田中智弘（生理学研究所生体情大学大学院薬学研究科細胞分子薬効解析学分野），南沢

報研究系心循環シグナル部門），田中秀央（京都府立医科享（東京慈恵会医科大学細胞生理学講座），蓑部悦子（鹿大学大学院医学研究科細胞分子機能病理学），津元国親（金児島大学大学院医歯学総合研究科神経筋生理学），村上慎

沢医科大学医学部生理学 II），鄭 有人（東邦大学医学部

吾（中央大学理工学部電気電子情報通信工学科生体情報工眼科学講座），冨田太一郎（東邦大学医学部生理学講座統学研究室），村山 尚（順天堂大学医学部薬理学講座），

合生理学分野），冨田拓郎（自然科学研究機構岡崎統合バ

茂木優貴（埼玉大学大学院理工学研究科脳末梢科学研究セ

イオサイエンスセンター心循環シグナル研究部門），内藤

ンター），Mohammed Moinul Islam（福井大学学術研究院

篤彦（東邦大学医学部薬理学講座），中井淳一（埼玉大学

医学系部門医学領域形態機能医科学講座統合生理学分野），

理工学研究科中井研究室），中川桃夏（静岡県立大学薬学

山口君空（東邦大学医学部生理学講座統合生理学分），山部生体情報分子解析学），行方衣由紀（東邦大学薬学部薬口桃生（静岡県立大学薬学部薬理学分野），山崎大樹（国物学教室），西谷（中村）友重（国立循環器病研究センタ

立医薬品食品衛生研究所薬理部），山田充彦（信州大学医ー研究所分子生理部），西田基宏（生理学研究所生体情報学部分子薬理学教室），山村 彩（愛知医科大学医学部生

研究系心循環シグナル部門），西村明幸（生理学研究所生理学講座），山村寿男（名古屋市立大学大学院薬学研究科

体情報研究系心循環シグナル部門），西山和宏（九州大学

細胞分子薬効解析学分野），山村英斗（名古屋市立大学大大学院薬学研究院創薬育薬研究施設統括室），野田さゆり

学院薬学研究科細胞分子薬効解析学分野），横山詩子（横（名古屋市立大学大学院薬学研究科 細胞分子薬効解析学

浜市立大学医学部循環制御医学），Wayne Giles（University

分野），弘瀬雅教（岩手医科大学 薬学部分子細胞薬理学of Calgary, Faculties of Kinesiology and Medicine）

講座），福原茂朋（日本医科大学先端医学研究所病態解析【概要】
本研究の目的は，心臓・血管系の制御メカニズムの研

心臓電気活動の制御システムと破綻機構究者が一堂に集結し，学会の壁を越えた異分野融合によ【特別講演Ⅰ】り心臓・血管系の統合的理解を深め，さらにベテラン研【Session 4】

究者と若手や学生が交流する機会を提供することによ

ポスター討論会

り，次世代を担う研究者の育成に貢献することである。

11 月 2 日

特別講演 2 題，一般口演 21 題，ポスター発表 21 題を【Session 5】含むプログラムを以下の通り構成した。

ストレス応答と心機能破綻のメカニズム

11 月 1 日【Session 6】【Session 1】受容体シグナル伝達と新規治療標的

血管新生およびリモデリングの分子基盤【特別講演Ⅱ】【Session 2】
研究会には，ポスドク・大学院生・学部学生 20 名を含細胞内カルシウムシグナル制御機構

む約 91 名が参加した。

【Session 3】361

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

者や大学院・学部学生にとって，多くの刺激と示唆に富特別講演Ⅰでは，カルガリー大学・Giles 先生より，心+チャ

房細動の基礎メカニズムとしての一過性外向き K

む内容であった。

ネル電流（Kv4.3 チャネルを介する Ito）の役割について，一般口演（発表 15 分＋質疑応答 5 分）では，各発表者

電気生理学と数理モデルの融合により解明したご研究ともレベルの高い最新の研究成果を発表し，活発な質疑についてご講演頂いた。特別講演Ⅱでは，大阪大学・岡応答が行われた。また，前回に引き続き今回も【Session

村康司先生より，電位依存性ホスファターゼ VSP の発見

4】をポスター討論会に宛て，いずれのポスターにおいてに至った経緯から最先端の研究成果までとともに生理も，熱気あふれる質疑応答が行われていた。

学研究者としての歩みも含めてご講演頂いた。これらの上記の通り，本研究の目的を達成し，無事に終了した。

講演は，本研究会に参加した研究者，とりわけ若手研究（1）Insights into Mechanisms for Initiation of Human Atrial Rhythm Disturbances: Action Potential
Duration Alternans
Haibo Ni1,2，Henggui Zhang1，Eleonora Grandi2，Sanjiv M. Narayan3, and ○Wayne R. Giles4（1Biological Physics Group, School of Physics & Astronomy, The University of Manchester，
2Dept. of Pharmacology, University of California, Davis，
3Cardiovascular Institute, Stanford University，
4Faculty of Medicine, University of Calgary, Canada）

Efforts to identify the mechanisms responsible for the initiation

K+ conductance with Kv1.4. Significant changes in the short-and maintenance of human atrial fibrillation (AF) often focus onterm stability of the human atrial AP waveform were observedchanges in components of the atrial ‘substrate’, including its

following this K+ channel alpha subunit isoform switch. Theseelectrophysiological properties and/or structural elements.

We

included: (i) appearance of discontinuities in the initial slope of

have used experimentally validated mathematical models of thethe APD restitution curves, and (ii) development of APD alternans.

human atrial myocyte action potential (AP), in normal sinus

This pattern of in silico results resembles some of the changes

rhythm (SR) and in the setting of chronic AF, in attempts toobserved in high resolution clinical electrophysiological studies of

evaluate significant contributions of the Ca2+-independent

AF initiation. Important insights into the underlying mechanisms

transient outward K+ current, Ito, to electrophysiologicalfor these changes can be obtained by considering differences ininstability and AF initiation. Initially this study explored whether

known biophysical properties (reactivation kinetics) of Kv1.4

changes in the recovery or restitution of the action potential

versus those of Kv4.3. The molecular properties of atrial K+

duration (APD), and/or its dynamic stability (alternans) can be

isoforms, changing expression levels of K+ channels during

modulated by Ito.

Recent reports have identified disease-progressive disease development, and the re-emergence of adependent spatial differences in the expression levels of the K+

neonatal or foetal gene program should be considered in ongoingchannel α-subunits that underlie Ito in the left atrium.

work directed toward optimal clinical diagnosis and management

Accordingly, we evaluated the functional consequences of this byof AF.

deleting 50% of the native Ito current, Kv4.3; and replacing this362

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（2）電位依存性ホスファターゼ VSP：14 年を経て見えたこと，見えないこと○岡村康司 1，河合喬文 1，川鍋

陽 1，筒井秀和 2，坂田宗平 4，佐々木雄彦 3（1 大阪大学医学系研究科統合生理学，2 北陸先端科学技術大学院大学，
3 東京医科歯科大学病態生理化学分野，4 大阪医科大学生理学）

電位依存性ホスファターゼ VSP は，カタユウレイボヤ

原理の究明が最も盛んに行われてきた。また電位センサ

ゲノムの探索において 2004 年にイオンチャネルと関連ーを細胞内領域と切り離して単独で発現させても電位する分子として偶然見つけられ，単細胞真核生物からヒセンサーとして高発現し，monomeric voltage sensor としトに到るまで保存されることがわかっている膜タンパて，改変による特性の変更が行いやすいことから，膜電ク質分子である。電位依存性イオンチャネルと同様な電位プローブの材料として用いられてきた。しかしその一位センサーをもち，細胞質側にがん抑制遺伝子 PTEN と方，生体内で生理機能の理解は大きく遅れ，更には VSP

相同なホスファターゼ構造をもつ。脱分極によりイノシが生体内の細胞でどのような膜電位変化で駆動される

トールリン脂質 PI(4,5)P2 の 5 位のリン酸を脱リン酸化かは未解明である。
本演題では，発現系細胞での機能解析による分子の動する酵素活性を有する。

作原理に関する知見を紹介するとともに，最近得られてこの分子は，生理機能の記載から分子実体に辿り着く，というこれまでの生理学的研究の本流とは異なり，ゲノいるノックアウトマウスの表現型，VSP の分子ツールとムの網羅的な解析から想定外な構造をもつ分子としてしての応用例を紹介する。時間があればこれらを通して見いだされたため，膜電位で直接化学変化が生じる現象

見えてきたあらたな問題についても議論を行いたい。

の理解よりも，その分子機能の新奇性が着目され，動作（3）マウス心筋前駆細胞における細胞質分裂を伴わない不規則な核分裂の検討○尾松万里子，福永諒，松浦博（滋賀医科大学生理学講座細胞機能生理学部門）

Atypically-shaped cardiomyocytes（ACMs）は，幹細胞抗原より，クラスター状の核にも核ラミナを構成する Lamin

Sca-1 陰性のマウス心室組織由来の心筋前駆細胞であり，B がそれぞれに発現していること，多くの核において細自発的に拍動心筋細胞に成長する。この拍動細胞のほと胞周期マーカーであるサイクリン D1 および YAP タンパ

んどは多核であるが，増殖は確認されていない。今回，ク質が発現していることが明らかになった。しかし，60

ACMs の核について高解像度顕微鏡を用いて調べたとこ

日以上の長期培養においても核分裂の後に細胞質分裂

ろ，不規則な分裂に起因すると思われる核形不整，クラは認められなかった。これらのことから，核の異常分裂

スター化，DNA bridges による複数核の連結など，通常が，心筋前駆細胞における細胞分裂・増殖を妨げる要因の細胞核では見られない特徴が観察された。免疫染色にの 1 つとなっている可能性が示唆された。

363

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（4）肺動脈高血圧・右心不全の病態形成における TRPM7 チャネルの役割○倉原琳 1，Lixia Yue2，Jianlin Feng2，平石敬三 1，井上隆司 1（1 福岡大学医学部生理学，2 コネチカット大学医学部細胞生物学）

TRPM7 (Transient receptor potential melastatin- 7) チャネ

Pulmonary artery constriction)で作成した急性 RV 圧負荷モルは Ca2+，Mg2+の持続流入経路として，心血管のリモデルでは，TRPM7 ノックアウトマウスの方が野生型に比デリングに深く関わることが知られているが，TRPM7 チ

し，右室肥大や線維化の程度が有意に抑制された。これ

ャネルが肺動脈・右心室リモデリングの病態形成に果たらの結果から，肺動脈高血圧及び急性圧負荷で誘発したす役割は未だ不明である。

右心不全のいずれの病態においても，TRPM7 チャネルが

我々は，野生型及び TRPM7 ノックアウトマウスを用重要な役割を果たしていることがわかった。更にこれら

いて，肺動脈高血圧モデル・右心圧負荷モデルを作成し，の分子メカニズムを探索することを目的として，TRPM7

肺動脈・右心室（RV）の形態・機能の変化および線維化

アンタゴニストによる内皮間葉転換や肺動脈平滑筋細について比較検討を行った。モノクロタリンピロール投

胞異常増殖の抑制について検討を行った。

与で肺動脈肺高血圧症を誘発した場合，野生型マウスに

本研究の結果は，肺動脈高血圧や右心不全の際に見ら比し，TRPM7 ノックアウトマウスでは RV 機能の低下がれる心血管リモデリングに TRPM7 チャネルの活性化が

著 し く 改 善 さ れ て い た 。 一 方 ， 肺 動 脈 縮 窄 術 (PAC:

強く関与していることを示唆している。

（5）プロスタグランディン E-EP4 シグナルによる大動脈瘤進行の分子機序○横山詩子，廣見太郎，石川義弘（横浜市立大学医学部循環制御医学）
腹部大動脈瘤は進行性の致死性疾患であり，プロスタグ

は大動脈瘤の発症は認められなかった。平滑筋特異的 EP4

ランディン E（PGE）の産生が病変部で亢進していること

欠損マウスと ApoE のダブル欠損マウスでは，ApoE 欠損が知られている。我々は先行研究において，PGE 受容体でマウスで認められるアンジオテンシン II による大動脈瘤

ある EP4 が腹部大動脈瘤の発症を促すことを示してきたの発症が有意に減少した。平滑筋細胞では EP4 によりイが，その分子機序は明らかではない。そこで我々は，Cre-

ンターロイキン６（IL-6）が顕著に産生され，EP4 TG マ

loxP システムを用いて平滑筋細胞選択的に EP4 が過大発

ウスに発症する大動脈瘤は抗 IL-6 受容体抗体により有意現する遺伝子改変マウス（EP4 TG マウス）を作製して，に抑制された。各種阻害薬を用いた実験から，IL-6 の産生

EP4 シグナルの大動脈瘤発症の機序を検討した。EP4 TGには，EP4-プロテインキナーゼ A－TAK1/NFkB が関与すマウスは，アンジオテンシン II を浸透圧ポンプにより持ることが示唆された。これらの結果より，平滑筋細胞に続投与したところ，ほぼ２週間で全例がマクロファージのEP4 が過大発現することが，IL-6 を介してマクロファージ浸潤を伴う大動脈瘤の破裂で死亡したが，野生型マウスでを活性化させて大動脈瘤を進行させることが示唆された。

364

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（6）内因性ミオシンホスファターゼ阻害タンパク質 CPI-17 による血管収縮制御
Qunhui Yang1，Wataru Fujii2，Shigeru Kakuta3，Noriyuki Kaji1，Hiroshi Ozaki4，○Masatoshi Hori1（1 東京大学・院・農学生命科学研究科・獣医薬理学，2 動物遺伝学， 3 実験動物，
4 岡山理科大・獣医・獣医薬理学）

血管平滑筋の収縮はミオシン軽鎖キナーゼ

ン酸化量にも相違はなかった。一方，ノルアドレナリン（MLCK）とミオシンホスファターゼ（MLCPPase）の活収縮は KO と TA で WT にくらべて有意に小さく，ミオ

性バランスで制御される。MLCPPase の活性はさらにシンのリン酸化量の低下も伴っていた。また，KO と TA

PKC/CPI-17 経路により負に制御されている。しかし，の間で有意な差はなかった。PDBu による血管収縮増加

PKC/CPI-17 経路が生理的な血管収縮や血圧変動に関与

作用は KO と TA では完全に消失した。テレメトリーシするかは不明であった。【目的】本研究では，CPI-17 欠

ステムによる正常血圧測定において，KO と TA は WT

損マウス（KO）と PKC によるリン酸化を受けない CPI-にくらべておよそ 10mHg 有意に低く，TA と KO の間で

17[T38A]ノックインマウス（TA）を作出し，大動脈血管

有意な差はなかった。

平滑筋の収縮性並びに血圧に対する影響について野生考察： CPI-17 は正常な血管収縮制御に一部関与し，CPI-

型マウス（WT）と比較検討した。

17 の欠損は正常血圧を有意に低下させることが示唆さ背景：れた。また，CPI-17 は T38 のリン酸化により活性制御さ

結果： KO，TA および WT の大動脈標本における高れることが示された。

濃度カリウム収縮はいずれも同等であり，ミオシンのリ（7）創傷治癒における血管新生の蛍光ライブイメージング
弓削進弥，野一色千景，○福原茂朋（日本医科大・先端医学研究所・病態解析学部門）
組織が虚血状態に陥ると，血管新生が誘導され，機能的導された。そこで，一本の毛細血管を切断し，修復過程

な血管網を構築することでそれを解消する。今回，我々における内皮細胞・ペリサイト動態を経時的に観察した。

は，創傷治癒における血管新生の制御機構を明らかにす

損傷後 3 日程度で損傷血管は修復したが，その後も内皮るため，ゼブラフィッシュ成魚の創傷治癒に伴う血管新細胞は増殖を続け，血管の過形成を誘導した。その後，

生の蛍光ライブイメージング解析を行った。内皮細胞と損傷後 14 日をピークに内皮細胞が減少し，血管が正常

ペリサイトを蛍光蛋白質で標識した成魚を利用し，正常化した。一方，ペリサイトは損傷血管が修復し血流再開

皮膚の血管を観察した。真皮を走行する毛細血管では，後に数が急激に増加し，損傷前の 1.5 倍程度まで増え，

内皮細胞２つに対し，１つのペリサイトが被覆しており，蛇行した血管を被覆していたが，その後血管の正常化に

これら細胞は数ヶ月にわたってほとんど移動せず，静止伴って減少した。以上の結果から，創傷治癒における血期にあることが分かった。しかし，皮膚に損傷を加える

管新生では，内皮細胞・ペリサイトの活性化状態は厳密と，内皮細胞は迅速に活性化し，非損傷血管からの出芽に制御されており，それにより損傷血管が修復されるこに加え，損傷血管の伸長が活発に起こり，血管新生が誘とが示唆された。

365

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（8）Na/Ca 交換体の Ca 依存性膜局在制御機構の生理学的役割○田頭秀章 1，喜多紗斗美 1,2，岩本隆宏 1（1 福岡大・医・薬理学，2 徳島文理大・薬・薬理学）
1 型 Na+/Ca2+交換体（NCX1）は，心筋，平滑筋，神経，とに，AP 因子の結合部位はこの CBD1 領域内に位置して腎尿細管などに多く発現し，様々な細胞内 Ca2+シグナル

いた。AP 因子との相互作用の生理学的役割を解析するたにおいて重要な役割を果たしている。我々は，NCX1 細胞

め，AP 因子との結合能を欠損した NCX１変異体を構築し内ドメインがアダプター蛋白質複合体因子（AP 因子）とた。野生型 NCX1 を MDCK 細胞に遺伝子導入すると，主Ca2+濃度依存性に相互作用することを見出した。
NCX1 細に細胞内小胞に存在し，一部細胞膜に発現するが，この胞内ドメインは活性制御に関わる領域であり，Ca2+依存

NCX1 変異体の遺伝子導入では主に細胞膜に局在した。こ性不活性化に関与する Ca2+結合部位（CBD1，CBD2）がの結果より，AP 因子との相互作用は NCX1 の細胞膜から存在している。近年の NCX1 細胞内ドメインの三次元構

細胞内小胞への輸送（エンドサイトーシス）に関与すると造解析により，CBD1 に Ca2+が結合すると細胞内ドメイ考えられた。さらに最近，この NCX1 変異体を導入した遺ンが大きく構造変化することが示されている。興味深いこ

伝子改変マウスを作製し，in vivo 機能解析を実施した。

（9）構造活性相関解析から見えてきた 2 型リアノジン受容体チャネルの制御機構○村山

尚 1，小川治夫 2，呉林なごみ 1，大野聖子 3，堀江稔 4，櫻井隆1

（1 順天堂大・医・薬理学，2 東京大・定量生命科学研究所，
3 国立循環器病センター分子生物学部，4 滋賀医科大・医・呼吸循環器内科）

２型リアノジン受容体（RyR2）は心筋筋小胞体におけことに，カフェインの結合は Ca2+結合部位の構造に影響る Ca2+放出チャネルであり，心筋収縮に不可欠である。

を与えて Ca2+感受性を増大しており，たった一つのトリ

RyR2 チャネルは Ca2+によって活性化されるが，Ca2+のプトファン残基がスイッチの役割を果たしていること

結合部位については長い間不明であった。最近，RyR1 のが明らかとなった。RyR2 の遺伝子変異はカテコラミン

近原子分解能構造から活性化リガンドである Ca2+，ATP，誘発性多型性心室頻拍（CPVT）をはじめとした様々な催

カフェインの結合部位が推定された（Georges et al., 2016）。

不整脈性心疾患を引き起こすが，カフェイン結合部位近われわれはリガンドによるチャネル活性化機構を知る傍に存在する 3 種類の CPVT 変異はいずれもカフェインため，推定された Ca2+およびカフェイン結合部位にさま結合部位へ影響を与えて Ca2+感受性を増大していた。本ざまな変異を導入した RyR2 を HEK293 細胞に発現して，成果は Ca2+結合という RyR2 活性化の最初の段階を解

その表現型を調べた。その結果，推定された Ca2+および明したものであり，今後，同様な手法によりチャネル制

カフェイン結合部位が正しいことを証明した。驚くべき

御の全貌が明らかになることが期待される。

（10）心血管系の L 型 Ca2+チャネル CaV1.2 サブユニットの細胞内 C 末端の翻訳後修飾の機能的意義○山田充彦，柏原俊英，郭暁光，中田勉，川岸裕幸（信州大・医・分子薬理学）

緒言： 種々の液性因子は，L 型 Ca2+チャネル（LTCC）

切断され，近位および遠位 C 末端（PCT と DCT）に分を制御して心血管系の機能を調節する。LTCC の主サブ

かれる。その後，DCT は PCT に再結合して LTCC を自ユニット CaV1.2 の細胞内 C 末端は，翻訳後中央付近で己抑制する（切断型 CaV1.2）。また，翻訳後修飾されて366

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

いない CaV1.2（全長型 CaV1.2）も，内因性 DCT により

スチン 2→c-Src≤p27KIP≤カゼインキナーゼ（CK）2 とい自己抑制を受ける。β アドレナリン受容体による心筋細う陽性変力作用を仲介する経路では，CK2 は切断型胞の LTCC の活性化には，切断型 CaV1.2 が関与するとCaV1.2 のみを活性化した。一方，増殖型血管平滑筋細胞

言われている。そこで本研究では，CaV1.2 の C 末端の翻の PDGF→c-Src という遊走誘発経路では，c -Src は全長

訳後修飾の機能的意義を検討した。

型 CaV1.2 のみを活性化した。

方法と結果： ウェスタンブロットで，心筋細胞と収

結論： 全長型 CaV1.2 と切断型 CaV1.2 は機能的に異な縮型血管平滑筋細胞では全長型と切断型 CaV1.2 が共存

り，細胞形質に応じて発現調節され，異なる生理的役割

したが，増殖型血管平滑筋細胞では，ほとんどが全長型を担うことが明らかとなった。

CaV1.2 であった。幼若心筋細胞の AT1 受容体→β アレ（11）カルモジュリンの CaV1.2 型 Ca チャネルへの結合の分子シミュレーション○亀山正樹，蓑部悦子，徐建軍，高青華（鹿児島大・院・医歯学総合研究科）

Cav1.2 型 Ca チャネルの Ca 依存性増強（CDF）と Ca

２分子がそれぞれチャネルの C 末 tail の preIQ 領域と IQ

依存性不活性化（CDI）の調節機構には，カルモジュリン

領域に結合するモデル（Asmara ら, J Pharmacol Sci 2010;（CaM）が関与することが知られているが，CaM のチャ

Evans ら, Biophys Chem 2011; Minobe ら, JBC 2011）や発ネルへの結合の分子モデルは複数あって，統一していな

表されている Cav1.2 型 Ca チャネルの preIQ-IQ ペプチドい。我々は，２分子の CaM がチャネルに結合して，それと Ca2+/CaM の結晶構造（Fallon ら, PNAS 2009; Kim ら,

ぞれ CDF と CDI に関与するという２分子モデルを提唱

EMBO J 2010），クライオ電顕法による Cav1.1 型 Ca チしている。本研究では，Cav1.2 型 Ca チャネルへの Ca2+-

ャネルの構造（Wu ら, Science 2015; Nature 2016）などを

free CaM (apoCaM) 及び Ca2+/CaM の結合の分子モデル

参考に CaM の preIQ-IQ ペプチドへの結合の分子モデル

をコンピュータシミュレーションで検討した。Ca2+/CaMを作成，解析した。

（12）マウス洞房結節細胞の自動能におけるミトコンドリア Na/Ca 交換（NCLX）の寄与○竹田有加里，竹内綾子，松岡達（福井大・院・医学系部門・形態機能医科学・統合生理学）

洞房結節細胞の自動能は，細胞膜イオンチャネルの協の時間（LCR period）と Ca トランジエントの周期長（CaCL）

調作用により発現する。一方，2000 年頃に家兎洞房結節の間には，正の相関が認められた。NCLX 阻害薬 CGP-

細 胞 で 筋 小 胞 体 リ ア ノ ジ ン 受 容 体 を 介 す る local Ca

37157 は，LCR および Ca トランジエントの振幅を減少

release (LCR)が細胞膜 Na/Ca 交換を活性化して自動能をさせ，LCR period を延長させると共に CaCL を延長した。

制御する機構が提唱された。さらに，我々は心房筋由来

一方，イソプロテレノールによる β 受容体刺激では，LCR

培養細胞(HL-1)の自動能に，ミトコンドリア Na/Ca 交換

および Ca トランジエントの振幅が増加し，LCR period(NCLX)が関与することを報告した。しかし，洞房結節細が短縮すると共に CaCL は短縮した。CGP-37157 投与後胞の自動能に対する NCLX の関与は明らかでない。本研の β 受容体刺激では，CaCL の短縮の程度が減弱した。

究では，単離マウス洞房結節細胞を用いて NCLX の寄与

マウス洞房結節細胞の自動能に LCR が関与し，ミトコを検討した。ほとんどすべての洞房結節細胞においてンドリア NCLX は筋小胞体 Ca 含量を調整することで，LCR が観察され，Ca トランジエントから LCR 発生まで自動能発生に寄与すると考えられた。

367

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（13）モルモット肺静脈心筋の電気生理学的・薬理学的性質○行方衣由紀，濵口正悟，田中光（東邦大・薬・薬物学）

肺静脈の起始部には心房筋から連続する心筋細胞層

果，筋小胞体からの放出により細胞質の局所で増加したが存在する。心房細動の引き金となる心房性期外収縮のCa2+が Na+/Ca2+交換機構により細胞外にくみ出される約 90％が肺静脈起源であると報告されたこともあり，肺際に内向き電流が生じ，これが肺静脈心筋の自発活動の静脈心筋がいかなる性質を有するのか注目されている。

源となる，という仮説に到達した。この機序以外にも，

我々はモルモット肺静脈心筋で電気的自発活動を記録

Na+チャネルを介した持続性の電流成分である late INa

した。また肺静脈心筋の活動電位は左心房筋と比較してが自発活動の発生に関与しており，新規の創薬標的とな静止膜電位が浅く，これは内向き整流性 K+電流密度がることも示唆された。さらに，肺静脈自発活動の発生は小さいことに起因することが判明した。すなわち肺静脈

神経伝達物質や病態によっても影響されることを示す

心筋は再分極力が弱く，脱分極およびそれに続く自発活知見も得ている。このように肺静脈自動能に関与する分動の発生を許容しやすい性質を有すると考えられた。ま子や病態との関連が明らかになれば，肺静脈選択的な治た我々は自発活動の発生頻度が細胞内 Ca2+濃度を上昇

療薬の開発に繋がると期待される。

させる処置によって増大することを見出した。検討の結（14）ラット心房細動モデルにおけるリーク電流活性化剤の抗不整脈効果○岡本洋介，安藤賀子，加藤和子，高橋優維，高木大地，尾野恭一（秋田大・院・医学系研究科・細胞生理学室）

最も頻度高い不整脈である心房細動に対する抗不整あった RR 間隔が 10 時間以内にばらつきはじめ，変動係脈薬の有効率が約 30%と低い。我々はこれまで，心房細数が 0.1 を超える状態が 4 時間以上続く場合を心房細動動治療のための新規治療標的となる分子を探索するたモデルとした。このモデルでは，血清中の炎症性サイト

め，肺静脈における心房細動トリガーの分子機構をいく

カインは上昇し，心房の Ca チャネルは減少していた。

つか解明してきた。しかし，肺静脈の異所性興奮を抑制

また，リーク電流活性化剤を投与すると，1 時間以内にする実験用薬剤は，選択性，薬力，あるいは副作用など

除細動された。パッチクランプ法により，単離肺静脈心の点で臨床応用可能なものではなかった。今回，我々は，筋，心房筋，心室筋において，この薬剤よって活性化さラット心房細動モデルを作成し，に心房細動を抑制する

れるリーク電流が観察された。また，この活性化剤はそ

有望な薬剤シーズをスクリーニングし，その後，その薬れぞれの心筋細胞の静止膜電位を深くし，活動電時間を剤の薬理作用を実験するという戦略をとった。心房細動短縮した。リーク電流活性化剤は過剰な電気的興奮を抑モデル作製には，経静脈的に右心房へ挿入したカテーテ

制することで，心房細動を除細動していることが示唆さ

ル電極により，250 Hz で 24 時間ペーシングした。整で

れた。

368

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（15）QT 延長症候群の心室筋における早期後脱分極の発生機序：
ヒト心室筋細胞モデルによる非線形力学的解析○倉田康孝，津元国親（金沢医科大・医・生理学Ⅱ）
目的： QT 延長症候群（LQTS）の心室に発生する早細胞での EAD 出現閾値は正常細胞より低く，脱分極領期後脱分極（EAD）は突然死の原因となる。本研究では，域でのホップ分岐点のシフトが関連していると考えら

ヒト心室筋細胞モデルに生じる分岐現象を解析し，EADれた。3）遅延整流 K+チャネル電流の遅い成分（IKs）の発生機序を非線形力学的観点から検証した。

活性化ゲート変数（遅いサブシステム）が増加すると速いサブシステムにおける平衡点の不安定化（ホップ分岐）

方法：ヒト心室筋細胞の電気現象を記述する数理モデ
ル（Kurata 2005 他）を用い，モデルシステムの平衡点・が生じ，分岐点の近傍で EAD が生じた。

ダイナミクスとその安定性のパラメータ依存性変化を

総括： EAD 出現は心筋細胞に生じる分岐現象に深く関表す「分岐図」を作成して，分岐パターンと EAD 出現と連している。EAD の多くは ICaL の再活性化によって生の関連を解析した。

じ，IKs の遅い活性化に伴う速いサブシステムの平衡点

結果： 1）遅延整流 K+チャネル電流の速い成分（IKr）

不安定化によって消失（再分極）する。従って，EAD 抑抑制または L 型 Ca2+チャネル電流（ICaL）増強により制には ICaL 抑制，IKs 活性化促進が極めて有効と考えら

脱分極領域での平衡点の安定化（ホップ分岐）が生じ，れた。

ホップ分岐点近傍で EAD が出現した。2）LQTS モデル（16）神経ペプチドによるインフルエンザ重症化の制御機構○今井由美子 1，市田

悠 1，星崎みどり 1，久場敬司 2，吉村明彦 3（1 国立医基盤研究所，2 秋田大・院・医学系研究科，3 慶応大・院・医学系研究科）

交感神経および副交感神経による自律神経系と免疫大幅に改善させた。メカニズムとして，感染に伴った貪

系とのクロストークは，宿主感染防御において重要なプ

食細胞における NPY-Y1R の活性化はサイトカインシグ

ロセスである。交感神経系の活性化は，カテコールアミナルの調整因子である SOCS3 の発現を誘導し，これがン（CA）ならびに神経ペプチド Y（NPY）の放出をもた抗ウイルス・インターフェロン応答の阻害と炎症性サイらす。また，交感神経由来の CA だけでなく，貪食細胞

トカイン産生促進を引き起こし，インフルエンザの病態

由来 CA も肺の炎症を調節することが報告されている。

を増悪させることを見出した。従って，貪食細胞におけ

今回我々は，インフルエンザウイルスに感染した肺の貪る NPY-Y1R-SOCS3 経路は，ウイルス感染に対する自然食細胞では，NPY が新規に合成され，その受容体 Y1R の免疫応答の精密な調整経路として作用する可能性があ

発現が増加することを見い出した。また，貪食細胞特異り，これは致命的なインフルエンザウイルス感染症の新的な Npy または Y1r の欠損は，過剰なウイルス複製およ

規治療標的となり得ることが示唆された。

び肺の炎症を特徴とする重症インフルエンザの病態を369

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（17）ミトコンドリア－アクチン細胞骨格連携による心筋細胞の早期老化機構○西村明幸 1，島内司 2，田中智弘 2，下田翔 2，冨田拓郎 2，西田基宏 1,2（1 九州大・院・薬学研究院・創薬育薬研究施設統括室，
2 生理学研究所（生命創成探究センター）・心循環シグナル研究部門）

交感神経および副交感神経による自律神経系と免疫大幅に改善させた。メカニズムとして，感染に伴った貪

系とのクロストークは，宿主感染防御において重要なプ

食細胞における NPY-Y1R の活性化はサイトカインシグ

ロセスである。交感神経系の活性化は，カテコールアミナルの調整因子である SOCS3 の発現を誘導し，これがン（CA）ならびに神経ペプチド Y（NPY）の放出をもた抗ウイルス・インターフェロン応答の阻害と炎症性サイらす。また，交感神経由来の CA だけでなく，貪食細胞

トカイン産生促進を引き起こし，インフルエンザの病態

由来 CA も肺の炎症を調節することが報告されている。

を増悪させることを見出した。従って，貪食細胞におけ

今回我々は，インフルエンザウイルスに感染した肺の貪る NPY-Y1R-SOCS3 経路は，ウイルス感染に対する自然食細胞では，NPY が新規に合成され，その受容体 Y1R の免疫応答の精密な調整経路として作用する可能性があ

発現が増加することを見い出した。また，貪食細胞特異り，これは致命的なインフルエンザウイルス感染症の新的な Npy または Y1r の欠損は，過剰なウイルス複製およ

規治療標的となり得ることが示唆された。

び肺の炎症を特徴とする重症インフルエンザの病態を（18）心筋ストレスが誘導する心組織の形態機能変化○草刈洋一郎，西岡成知，谷端淳，南沢享（東京慈恵会医科大・細胞生理学）

心筋に過剰なストレス（過負荷）がかかった場合，機コンドリア内部の空胞化が見られた。ランゲンドルフ虚能低下や不可逆的な形態変化が起こり，心不全を発症す

血再灌流モデルでは，40 分虚血後に再灌流し，発生心内る。これまで我々は心筋に様々な負荷（圧負荷，容量負圧が顕著に低下したが，ビタミン B1 事前投与によって荷，虚血負荷）を与えて，その機能的・形態的変化を報

再灌流時の収縮力が保護されていた。虚血後の心臓を電告してきた。ラットの右室圧負荷で心筋線維化が発症す

子顕微鏡で観察したところ，虚血心筋では分裂した小さると，収縮力は低下し細胞内 Ca トランジェントが増大いミトコンドリアが増加していたが，ビタミン B1 事前する。組織レベルの観察では，筋細胞は概ね保持されて投与ではその数が少なく観察され，虚血傷害からのミト

いるが，線維芽細胞が起点となる線維化で細胞間連関がコンドリア分裂抑制効果が示唆された。以上，階層が異遮断され，収縮の精緻な同期性が破綻していた。容量負なる形態変化から，収縮装置である心筋細胞や筋原線維荷モデルであるラット右室乳頭筋過伸展では，発生張力はストレスに対して頑健性を保つ一方で，線維芽細胞やが著しく減弱する。電子顕微鏡で微細構造を観察したとミトコンドリアなどがストレスに誘導された形態変化

ころ，過伸展では筋原線維構造は保たれていたが，ミトをきたすと考えられた。

370

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（19）脂肪心筋症と心房細動― GLP-1 受容体作動薬の役割 ―○弘瀬雅教 1，佐藤さつき 1，衣斐美歩 1，石田菜々絵 1，鈴木仁弥 2（1 岩手医科大・薬・病態薬理学，2 福井大・医・内科学）
内興奮波伝導の変化及び connexin43 の心房内空間分布に緒言：これまでの基礎的臨床的研究から，糖尿病は心ついて検討した。

房細動発症の独立した危険因子であり，また脂肪心筋症を起こすことも知られているが，脂肪心筋症が心房細動

結果：高頻度電気刺激は，PLIN2-TG マウスにおいてコ発症に関与しているかは不明である。我々は perilipin 2 をントロールマウスと比較して心房細動誘発頻度の増加

心臓に強発現したマウス(PLIN2-TG)において脂肪心筋と心房細動持続時間の延長があった。デュラグルチド投症が引き起こされることを見出している。一方，臨床研

与は，PLIN2-TG マウスにおける心房細動誘発頻度と心究から glucagon-like peptide-1 (GLP-1) 受容体作動薬が，房細動持続時間を有意に改善した。PLIN2-TG マウス心心疾患治療に有効なことが示されている。今回，PLIN2-

房ではコントロールマウス心房と比較して興奮波伝導

TG マウスにおける心房細動発生とデュラグルチドの心の遅延があり，connexi43 の空間分布にも異常が認められ房細動抑制効果について検討した。

た。

方法：デュラグルチド (0.5 mg/kg) を背部皮下に４日

結論：PLIN2-TG マウス心房では，興奮波伝導遅延と毎で８週間投与した。体表面心電図記録下に食道に挿入

connexin43 の空間的分布に異常があり，心房細動の発生

した刺激電極により高頻度電気刺激 (S1S1 = 20 ミリ秒)と持続時間が有意に増強されていた。デュラグルチドのを 15 秒間おこない心房細動の誘発をおこなった。心房投与は，脂肪心筋症の心房細動の発生を有意に抑制する。

（20）カフェインによる肝星細胞の活性化・脱活性化制御を介した肝線維化改善の可能性○山口桃生，森下智也，齊藤真也，石川智久（静岡県立大・薬・薬理学分野）

肝非実質細胞の一つである肝星細胞（Hepatic stellate

性化した活性型 HSC を静止型 HSC へ脱活性化させるこ

cell: HSC）は，生理的条件下では星状の細胞突起を持ち，とを見出した。Caffeine は濃度依存的に HSC の活性化を細胞内にビタミン A を含む油滴を有している。肝障害時抑制し 10 mM でほぼ最大であった。活性化抑制の作用機に活性化され，コラーゲンを産生・分泌する筋線維芽細序として，caffeine は cAMP を介することなく，アデノ胞様の形態を示す。そのため，活性型 HSC は肝線維化のシン受容体阻害作用を介し，Akt1 を抑制することで HSC

責任細胞であり，HSC の活性化抑制は，肝線維化の予防の活性化を抑制していることが示された。また，脱活性に繋がると考えられている。また現状，進行した肝線維化の作用機序は，活性化抑制とは異なり，アデノシン受化の治療は難しいとされるが，静止型 HSC がコラーゲ

容体阻害作用を介さずに，Akt1 を抑制することで活性型

ンなどの細胞外基質を分解する matrix metalloproteinase

HSC を脱活性化していることが示唆された。以上のこと（MMP）を分泌することから，活性型 HSC を静止型 HSCから，カフェインには HSC の活性化・脱活性化制御を介へと脱活性化できれば，肝線維化も治療可能であると考することで，肝線維化を改善する可能性があることが見えられる。我々はマウスより単離した HSC を初代培養出された。

し，caffeine がその活性化を抑制すること，さらに一度活371

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（21）画像解析によるヒト iPS 細胞由来心筋細胞を用いた薬剤評価〇黒川洵子，山口賢彦，坂本多穗（静岡県立大・薬・生体情報分子解析学）
ヒト iPS 細胞由来心筋細胞は，心毒性評価への創薬応

でハイスループットに収縮速度と弛緩速度を分けて解用が検討されている。評価対象には心室性不整脈および析できる。マウス心臓から急性単離した心筋細胞および心機能低下（心不全）があり，いずれも深刻な有害事象

ヒト iPS 細胞由来心筋細胞(iCell-CM, CDIJ)から得られたである。不整脈毒性の評価系は細胞外電位記録に収束し動画解析は，SI8000 Sony セル動作画像システム(Sonyてきたが，収縮機能を解析する実験系は確立されていな

Corporation)を用いて行った。動きベクトルの波形の差かい。我々は，これまでに，拍動心筋表面の超高速ビデオ

ら，心臓組織の違いによる薬理学的作用の違いが見られ

カメラ画像から動きベクトルを計算し，ヒト iPS 細胞由た。以上より，今回，細胞表面の動きベクトル解析から

来心筋細胞の収縮特性を解析するというモーションイ

細胞特性を予測することに成功した。心筋収縮に対するメージング法を開発した。本法では，非侵襲的に in vitro

薬物評価システムの基盤となる結果が得られた。

（22）ヒト iPS 細胞由来心筋細胞を利用した医薬品の左室機能毒性の評価○内藤篤彦 1，伊藤正道 2，杉山

篤 1（1 東邦大・医・薬理学，2 東京大・医学部附属病院循環器内科）

医薬品の開発中止理由として心臓に対する毒性は最

心筋は収縮速度および総動き量が収縮頻度と正の相関も大きな割合を占めている。薬物の催不整脈性を評価すを示した。複数の分子標的抗がん薬およびドキソルビシる手法は確立されている一方で，心臓の左室機能を障害

ンの影響を評価したところ，分子標的抗がん薬による影するような毒性（左室機能毒性）を評価するための手法

響の多くは急性期に出現し，その後は正常化傾向を示しは十分に確立されていない。特に近年，抗がん薬の左室たが，ドキソルビシンは慢性期のみに強く iPS 心筋の動機能毒性ががん治療において大きな問題となっており，きを障害した。分子標的抗がん薬がヒト iPS 心筋の動き

左室機能毒性を予測する評価系の確立が望まれている。

に与える影響は概して軽度であったが，VEGFR 阻害薬

本研究では，線状にパターン培養したヒト iPS 細胞由来の一種であるスニチニブは他の分子標的抗がん薬より心筋細胞（iPS 心筋）を動きベクトル解析で評価する実も強い左室機能毒性を示した。これらの観察結果は臨床

験系の左室機能毒性評価における有用性を検討した。シ

で認められる所見と一致しており，確立した評価系が薬ート状に培養した iPS 心筋と異なり，線状に培養した iPS

物の心機能毒性の評価に有用であることが示された。

（23）微生物由来のアンジオテンシン変換酵素２（ACE2）様酵素による心臓リモデリング・機能不全の改善○久場敬司 1，佐藤輝紀 1,2，湊隆文 1，韮澤悟 3，小澤諒 1，山口智和 1，

中原和彦 3，渡邊博之 2，今井由美子 4，高橋砂織 5（1 秋田大・院・医学系研究科・分子機能学・代謝機能学，2 秋田大・院・医学系研究科・循環器内科学講座，
3 国際農林水産業研究センター・生物資源・利用領域，
4 医薬基盤・健康・栄養研・感染病態制御ワクチンプロジェクト，5 秋田県総合食品研究センター）

アンジオテンシン変換酵素２（ACE2）はレニン－アン

ンシンⅡをアンジオテンシン 1-7 に変換することによりジオテンシン系における負の調節因子として，アンジオテ

心不全など循環器疾患の病態改善に寄与する。私達はこれ372

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

までに ACE2 が急性呼吸窮迫症候群（ARDS）に対する肺したところ，
血漿中のアンジオテンシン II 濃度が低下し，保護作用を発揮することを明らかにし，現在ヒト組み換え

アンジオテンシン II 持続投与によって誘導される血圧上ACE2 蛋白の ARDS に対する臨床試験が行われている。今昇，心肥大，線維化が抑制された。さらに rBD-X は，TAC

回私達は，新規の微生物由来カルボキシペプチダーゼ

圧負荷によって引き起こされる心肥大，線維化，心機能低（BD-X）が ACE2 とよく似た立体構造をもつことを見出下を有意に改善した。以上の結果から，BD-X は in vitro な

したことから，BD-X のマウス心不全モデルのリモデリン

らびに in vivo において ACE2 と同様のカルボキシペプチ

グと機能不全に対する作用を検討した。大腸菌のタンパクダーゼとして機能することが分かり，循環器疾患の新規治

質発現システムを用いて，組み換え BD-X タンパク質療薬となる可能性が考えられた。また，BD-X と ACE2 は（rBD-X）を調製した。rBD-X は in vitro において組み換収斂進化の産物であることから，収斂進化の分子探索を活え ACE2 蛋白と同様の比活性でアンジオテンシン II をア用した機能的酵素の‘ジェネリック’蛋白製剤の開発が有ンジオテンシン 1-7 に変換した。マウスに rBD-X を投与効である可能性が示唆された。

（24）RyR2 阻害薬の探索と心筋細胞に対するそれらの効果○呉林なごみ 1，村山

尚 1，田村真衣 1，森修一 2，湯浅磨里 2，影近弘之 2，

鈴木純二 3，金丸和典 4，飯野正光 4，森本幸生 5，櫻井隆1

（1 順天堂大・医・薬理，2 東京医科歯科大・生材研，3 カリフォルニア大，
4 日本大・医・細胞分子薬理，5 国際医療福祉大学・理学療法科）

２型リアノジン受容体（RyR2）は筋小胞体上の Ca2+遊ところ，4 種類の薬物は RyR2 による自発的な Ca2+オシ離チャネルで，心筋の興奮収縮連関に重要な役割を果たし

レーションを可逆的あるいは不可逆的に停止させた。次にている。RyR2 のリン酸化やアミノ酸変異による活性亢進

これらの化合物を拡張型心筋症（DCM）モデルマウス

は自発的 Ca2+遊離を惹起し，不整脈を誘発する事が報告（Tnnt2 ΔK210）の心筋に作用させた。この DCM マウス

されている。したがって RyR2 を抑制する薬物は抗不整脈

心筋は RyR2 リン酸化の亢進や Ca2+スパークの増加が見効果が期待されるが，これまで RyR2 の特異的阻害薬はまられ，Ca2+トランジエント後に自発活動が起こりやすい。

だ報告されていない。最近我々は，HEK293 細胞の小胞体

4 種類の化合物のうち１種類は，活動電位の発生自体を抑Ca2+モニタリングを利用した大規模スクリーニングによ制し使用できないことが分かった。残りの３種類の化合物

り RyR2 阻害薬を探索し，4 種類の化合物を見出した。今は Ca2+トランジエント後の自発活動を減少させることが回，非心筋および心筋細胞に対するそれらの化合物の効果出来た。以上よりこれらの化合物は RyR2 の活性化が関与を調べたので報告する。RyR2 発現 HEK293 に作用させたする不整脈を改善させる可能性が示唆された。

（25）糖尿病性心筋症早期ステージにおける HFpEF の分子機序○三上義礼 1，伊藤雅方 1，濵口正悟 2，村上慎吾 1,3，冨田太一郎 1，
大島大輔 1，行方衣由紀 2，田中

光 2，赤羽悟美 1（1 東邦大・医・生理学・統合生理，2 東邦大・薬・薬物学，3 中央大・理工・電気電子情報通信工学科）

糖尿病性心筋症の特徴的所見として，早期における左明である。そこで，左室拡張障害に関わる Ca2+シグナル

室拡張障害が挙げられる。心筋細胞 Ca2+シグナル制御の

異常の分子機序解明を目的として，ストレプトゾトシン

破綻が原因のひとつと考えられているが，分子機序は不（STZ）誘発糖尿病モデルマウスを用いて解析を行った。

373

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

心エコー解析から STZ 投与４週後のマウス（STZ-4W）

た。STZ-4W 群の摘出心室筋において弛緩時間の延長がは駆出率が保たれた左室拡張不全に起因した心不全認められたのに対し，インスリン投与群ではコントロー（HFpEF）の病態を呈していた。STZ-4W 群の心室筋でルレベルまで回復した。さらに，初代培養心筋細胞におはホスホランバン（PLN）-Ser16 の基底状態におけるリ

いて PLN リン酸化レベルはインスリンおよび PKG に依

ン酸化レベルが低下していた。PLN-Ser16 は PKA リン酸

存していた。

化部位として知られているが，STZ-4W 群心室筋におい以上の結果より，糖尿病性心筋症早期において，インてβAR の発現および応答の低下は認められなかった。

スリン・シグナルの欠乏が PLN-Ser16 のリン酸化レベル

STZ 投与１週後からインスリンを持続投与したところ，の低下と Ca2+再取り込みの遅延を来すことによって血糖値が回復すると共に PLN リン酸化レベルも回復しHFpEF の病態を招くことを明らかにした。

（26）APJ リガンド ELABELA による ACE 制御を介した心不全改善作用○佐藤輝紀 1,2，山口智和 1，門脇歩美 1，渡邊博之 2，今井由美子 3，久場敬司 1（1 秋田大・院・医学系研究科・分子機能学・代謝機能学，
2 秋田大・院・医学系研究科・循環器内科学，3 医薬基盤・健康・栄養研究所）

Apelin-APJ システムは心臓において強力な陽性変力作

ELA による心保護効果を認めなかった。つまり，ELA は用，心保護的作用に加えて血管新生の誘導など多彩な生

APJ 受容体依存的に心保護効果を発揮していることが分

理作用が報告されている(Circ Res 2007)。また，Apelin はかった。ELA を投与したマウスの心臓において，アンジ

ACE2 の基質であることが知られてきたが，私達はこれ

オテンシン変換酵素(ACE)の発現が有意に抑制されていまでに心機能調節において Apelin が ACE2 の陽性調節因

たことから，ACE あるいは ACE2 のプロモーターのレ子であることを報告してきた(JCI 2013)。最近，Apelin 以

ポーターアッセイを行ったところ，Apelin とは異なり，外の新規 APJ リガンド ELABELA (Toddler/Apela, 以下

ELA は濃度依存性に ACE の転写活性を抑制した。一方ELA)が同定され，ゼブラフィッシュにおいて心臓発生にで，ACE2 の転写活性への影響は小さかった。ELA は重 要 な役 割を担 う こと が相次 い で示 された (Dev Cell

FoxM1 転写因子の発現抑制を介して，ACE の発現を抑制

2013, Science 2014)。そこで私達は ELA の生理的な意義することが分かった。さらに，レニン-アンジオテンシンを解明すべく，野生型マウスに ELA ペプチド投与実験

系と ELA-APJ 軸の相互作用を探索するため，アンジオテを行った。野生型マウスのベースラインにおいては心収

ンシン II (Ang II)と ELA の同時投与実験を行ったところ，

縮能や心体重比に有意な変化を認めなかったが，横行大Ang II 投与にて誘導される心肥大や血圧の上昇は，ELA

動 脈 縮 窄 術 (TAC) に よ る 圧 負 荷 モ デ ル に お い て は ，によって有意に抑制された。それらの心肥大抑制効果はVehicle 群に比較して ELA 投与群では有意に心肥大や線単離心筋細胞レベルでも再現されていた。以上の結果か維化が抑制された。また，APJ KO マウスを用いて同様

ら，ELA は ACE を転写性に制御し，RAS 系の亢進を抑の TAC 実験を行った結果，APJ KO マウスにおいては，制することで心保護効果を発揮することが分かった。

374

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（27）心筋梗塞におけるプロトン感知性受容体 GPCR(GPR4) の役割解析〇伊藤峻太，萩原柾，渡健治，長坂明臣，仲矢道雄，黒瀬等（九州大・院・薬学研究院・薬効安全性学分野）
心筋梗塞が起こると梗塞部位における pH が低下する

現量を比較したところ，GPR4KO マウスでは発現が顕著ことが知られているが，心筋梗塞後の病態にどのようなに抑制されていた。実際に，GPR4KO マウスでは好中球影響を及ぼしているかについては不明な点が多い。そこの浸潤量やサイトカイン発現量が顕著に減少しており，

で，pH の低下により活性化するプロトン感知性 GPCR で

心筋梗塞後の炎症応答が減弱していることが明らかにある GPR4 に着目し，心筋梗塞時における pH 低下の生なった。続いて，GPR4 に起因する炎症応答の違いが，実理的意義を解析した。

際に心筋梗塞後の病態に与える影響を検証した。その結GPR4 が心筋梗塞後の病態に与える影響を調べるため，果，GPR4KO マウスでは心機能が改善しており，線維化マウス心臓における GPR4 発現細胞を検証したところ，についても有意に抑制されていることを見出した。

血管内皮細胞に高発現していることが明らかになった。

本研究により，心筋梗塞時に低下する pH は GPR4 を活

血管内皮細胞は細胞接着分子を発現することで，炎症の性化させ，細胞接着分子の発現を増加させることで，炎発端となる白血球の浸潤を促し，炎症を増悪させること症応答の発端となることを見出した。その結果，好中球が知られている。そこで，野生型(WT)マウスと GPR4 欠の浸潤をはじめとする炎症応答が引き起こされ，病態の損(KO)マウスに心筋梗塞処置を施し，細胞接着分子の発悪化へとつながることが明らかになった。

（28）新規 TRPC3-Nox2 複合体阻害剤の探索および抗がん剤副作用軽減効果の検証○藤本泰之 1，西山和宏 2，赤司壮一郎 3，冨田拓郎 4,5，田中智弘 4，西村明幸 2，西田基宏 2,4,5（1 大阪府立大・院・生命環境科学研究科・獣医応用薬理学，
2 九州大・院・薬学研究院・創薬育薬研究施設統括室，3 九州大・院・薬学研究院・生命物理化学，
4 生命創成探究センター（生理学研究所）心循環ダイナミズム創発研究グループ，5 総合研究大学院大学）

抗がん剤を用いた化学療法は，全身性のがんに対して症の新規治療標的となる可能性を見出した。そこで，本有効な治療法であるが，抗がん剤の長期投与は副作用と研究では TRPC3-Nox2 複合体形成阻害を介した抗がん剤

して正常組織の機能不全を引き起こし，抗がん剤治療継

毒性軽減薬の探索を目的とし，既承認薬ライブラリーを続の障害となる。ドキソルビシンをはじめとするアント

用いたスクリーニング系の構築およびヒット化合物のラサイクリン系薬剤は，広いスペクトルムにより多様な有効性の検証を行った。独自のスクリーニング系によりがんに有効である一方で，心筋・骨格筋の萎縮や腎障害，

既承認薬ライブラリー1280 種類の化合物の中から心筋

免疫機能の低下などの副作用により，高容量での使用が細胞毒性を抑制する化合物 17 種類を見出した。さらに制限される。副作用の中でもドキソルビシンの累積投与

ヒット化合物の中から細胞毒性に対する保護作用が高に伴う心筋症の発症リスクの増加が治療継続の制限と

く，骨格筋細胞および免疫系細胞に対する毒性も抑制すなることが少なくない。当研究グループではこれまでにる既承認薬 X を同定した。この既承認薬 X はドキソル

ドキソルビシン投与による心筋毒性発症機序として，

ビシンのがん細胞に対する抗がん作用を阻害せず，またTransient receptor potential canonical 3（TRPC3）と活性酸

シスプラチンなどの他の抗がん剤による細胞毒性も有素種（ROS）生成酵素である NADPH oxidase 2 （Nox2）

意に抑制した。以上のことから，既承認薬 X は抗がん剤の複合体形成を介した ROS 産生が病態形成に重要であの抗がん作用を阻害することなく全身性の副作用を軽り，TRPC3-Nox2 複合体形成阻害がドキソルビシン心筋減する新規治療薬としての応用が期待される。

375

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（29）TRPM7 ドミナントネガティブ変異体導入マウスの特性解析○喜多知 1，田頭秀章 1，沼田朋大 2，喜多紗斗美 1,3，岩本隆宏 1（1 福岡大・医・薬理学，2 福岡大・医・生理学，3 徳島文理大・薬・薬理学）
マグネシウムイオン（Mg2+）は生体機能の調節・維持

生型 TRPM7 に対する機能抑制効果は，HEK293 細胞共に必須の 2 価カチオンであり，Mg2+制御異常は心血管発現系を用いた whole-cell patch clamp 法により確認した。

病など様々な疾患に関係することが知られている。近年，

腎尿細管特異的な TRPM7DN-Tg では，尿中 Mg2+排泄量

Mg2+輸送体・チャネルの候補分子が種々報告されているの増加および血中 Mg2+濃度の低下が認められた。また，が，これらの生理学的役割や病態学的意義については未

TRPM7DN-Tg の摘出大動脈標本では，アゴニスト刺激時

だ不明な点が多い。我々は，Mg2+透過性の非選択性陽イの血管収縮反応の減弱が観察された。一方，TRPM7DN-

オンチャネル TRPM7 の Mg2+制御機能を in vivo 解析す

Tg に高マグネシウム食を 4 週間摂取させると，この血管る目的で，TRPM7 のドミナントネガティブ変異体を遺伝収縮反応の減弱は正常化された。これらの結果は，子導入したトランスジェニックマウス（TRPM7DN-Tg）

TRPM7 が生理学的に重要な Mg2+制御機能を有することを作製した。構築したドミナントネガティブ変異体の野を支持している。

（30）肝細胞における脂質転移タンパク質と PC 産生酵素による脂肪滴形成促進機構○伊藤雅方，冨田太一郎，三上義礼，大島大輔，赤羽悟美（東邦大・医・生理学・統合生理学）

STARD10（Steroidogenic acute regulatory protein- related

画分に LPCAT1 及び STARD10 が検出され，両者の脂肪lipid transfer domain containing 10）は in vitro の実験でホ滴における共局在が示唆された。そこで，NASH 発症過スファチジルコリン（PC）等のリン脂質を脂質膜間で転程において STARD10 が LPCAT1 と協調して脂肪滴形成

移させる活性を有することが報告されている。NASH 発を促進するという仮説を立て，その検証を行った。マウ症過程における STARD10 の役割を明らかにすることをス肝癌由来 Hepa1-6 細胞は内在性の Stard10 を発現する目的として，Stard10 遺伝子欠損マウス（Stard10-/-）にコが LPCAT1 を発現していない。Hepa1-6 細胞に Stard10 とリン欠乏食負荷を行い NASH の誘導を行い，検討した。

LPCAT1 を強制発現させたところ，両者は脂肪滴表面にその結果，Stard10-/-において野生型（WT）マウスに比べおいて共局在し，pull-down 実験により相互作用することて肝臓への脂肪蓄積が有意に低下し，脂肪滴の直径も小が確認された。Hepa1-6 細胞に LPCAT1 を強制発現させさかった。炎症や線維化のマーカー遺伝子の発現を解析たところ，小さい脂肪滴（直径 0.2 μm2 以下）の割合がしたところ，Stard10-/-マウスではそれらの遺伝子発現上増加した。さらに STARD10 の強制発現により大きい脂昇が WT マウスに比べて有意に抑制されていた。また，

肪滴（直径 0.6 μm2 以上）の形成が促進された。

NASH モデルマウスの肝臓において，リゾ PC から PC を以上の結果より，STARD10 が LPCAT1 と協調して脂産生する酵素である LPCAT1（lysophosphatidylcholine

肪滴形成を促進し，NASH を誘導することが示された。

acyl- transferase 1）の発現が上昇していた。肝臓の脂肪滴376

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（31）肺動脈性肺高血圧症における PDGF 誘発性 Ca2+感受性受容体の発現制御機構の解明○山村彩，Md Junayed Nayeem，高橋理恵，林寿来，佐藤元彦（愛知医科大・医・生理学）

肺高血圧症分類の第 1 群であり，最も典型的な臨床像

激すると，CaSR の発現増加が認められた。特発性肺動脈を示す肺動脈性肺高血圧症（難病）の主な原因は，肺動性 肺 高 血 圧 症 患 者 由 来 の 肺 動 脈 平 滑 筋 細 胞 （ IPAH-

脈平滑筋の攣縮と肺血管リモデリングの亢進である。

PASMCs）における PDGF 受容体の発現を解析した結果，我々は，細胞外 Ca2+濃度を感知する Ca2+感受性受容体

PDGFα 受容体と PDGFβ 受容体が高発現し，その下流リ（CaSR）の発現増加および機能増強が，肺動脈性肺高血

ン酸化シグナルの持続的な活性化が認められた。さらに，圧症の肺血管リモデリングに関与していることを明ら

IPAH-PASMCs において，PDGF 受容体を siRNA 法によかにした。しかし，CaSR の発現増加に関与する分子機構

りノックダウンすると，CaSR の発現が抑制された。まは，依然として不明である。本研究では，肺動脈性肺高た，PDGF 受容体の阻害薬であるイマニチブ投与によっ血圧症において，血中濃度が増加する血小板由来成長因ても，PDGF 誘導性 CaSR 発現亢進が抑制された。以上子（PDGF）に着目し，CaSR の発現を制御するシグナルの結果，肺血管リモデリングを亢進させる CaSR の発現経路の解明を目指した。正常ヒト肺動脈平滑筋細胞

調節機構に PDGF シグナルが関与していることが示唆さ（Normal-PASMCs）を血小板由来成長因子（PDGF）で刺れた。

（32）血管平滑筋における興奮-転写連関に対するカベオラの役割○小澤拓海，鈴木良明，今泉祐治，山村寿男（名古屋市立大・院・薬学研究科・細胞分子薬効解析学）

背景： 平滑筋において，カベオリン（cav）1 は細胞脱分極刺激（60 mM KCl）を与えた際の，リン酸化 CREB

膜上にカベオラという窪み構造を形成する。cav1 は電位

陽性細胞数を測定した。その結果，カベオラ構造が欠損

依存性 Ca2+チャネルやリアノジン受容体などの分子群した cav1-KO マウス由来組織，およびメチル β シクロデを集積させてカベオラ内に Ca2+マイクロドメインを作

キストリンによりカベオラ構造を破壊した組織においり出し，興奮-収縮連関に寄与する。また，電位依存性て，リン酸化 CREB の核移行が減少することが明らかとCa2+チャネルを介した Ca2+流入は CREB などの転写因なった。さらにテトラカインによってリアノジン受容体子の活性化（興奮-転写連関）により，遺伝子発現を誘導を阻害した場合もリン酸化 CREB の核移行が減少した。

することが知られている。この興奮-転写連関におけるカ

考察： カベオラ構造内での Ca2+マイクロドメイン形
成が，血管平滑筋細胞における興奮-転写連関において重ベオラ構造の役割は不明である。

要な役割を担うことが示唆された。本機構は血管構造の目的： 平滑筋におけるカベオラ構造と興奮-転写連関維持やリモデリングに関係すると推測される。

の関係を明らかにすることを目的とした。
結果： マウス腸間膜動脈平滑筋の組織標本に対して（33）骨格筋形成における筋芽細胞融合のシグナルの解明○山口君空，冨田太一郎，三上義礼，伊藤雅方，大島大輔，赤羽悟美（東邦大・医・生理学・統合生理学）

背景および目的：

骨格筋の発生と再生の過程では，維が生じる。近年，筋芽細胞の融合を担う分子（融合因単核の筋芽細胞が細胞融合することで多核の長い筋線子）が同定されたが，その制御メカニズムは未だ不明で377

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告ある。そこで，融合因子制御の細胞内シグナルを明らか

p38MAPK 活性に依存して融合因子の mRNA 発現量およにすることを目的として本研究を遂行した。

び多核細胞の割合が増加することを見出した。しかし一方法： マウス筋芽細胞 C2C12 株を用いた筋分化モデ方で，p38 阻害条件下でも細胞形態の伸長および cTnT のル系を構築し，遺伝子発現および細胞形態をそれぞれ発現増加を生じており，細胞融合とは独立に，一定の細qRT-PCR 法，western-blot 法および calcein-hoechst 蛍光染

胞分化が進行することが示唆された。実際，Minion の発色法により解析した。遺伝子欠損株は CRISPR/Cas9 法を

現を欠損する細胞株を作製し筋分化誘導刺激を行った用いて作製した。

ところ，細胞融合は有意に抑制されたが，cTnT の発現は結果および考察： C2C12 細胞株に筋分化誘導刺激をWT 株と同様に生じていた。したがって，細胞融合は p38

行うと，その 24 時間後以降に融合因子(Myomaker，

依存的な融合因子の遺伝子発現を介して，cTnT 発現や細Minion)の mRNA 発現増加を認めた。筋形成に関わる各胞伸長などの分化制御とは独立の経路で制御されるこ

MAP キナーゼの阻害薬を用いて検討した結果，特にとが明らかとなった。

（34）血管平滑筋細胞の形質転換に伴うジャンクトフィリンの機能的な役割の変化○佐伯尚紀 1，鈴木良明 1，山村寿男 1，竹島浩 2，今泉祐治 1（1 名古屋市立大・院・薬学研究科・細胞分子薬効解析学，
2 京都大・院・薬学研究科・生体分子認識学）

収縮型の血管平滑筋細胞では，筋小胞体（SR）膜上の析した。リアルタイム PCR 法により，合成型平滑筋におリアノジン受容体を介した自発 Ca2+放出が，近傍の細胞ける JP2 の mRNA 発現量が収縮型と比較して有意に増膜（PM）上の BKCa チャネルを活性化させることにより加した。siRNA によって合成型平滑筋の JP2 をノックダ

膜電位を過分極させ，筋緊張を負に制御する。我々は，ウンすると，ストア作動性 Ca2+流入が有意に減少した。

PM-SR 膜間を架橋する構造タンパク質・ジャンクトフィ

さらに JP2 をノックダウンした合成型平滑筋は，コントリン 2（JP2）が，この機構を効率化するシグナルドメイ

ロールと比較して細胞増殖が有意に抑制された。以上よン（Ca2+マイクロドメイン）を形成することを報告してり，JP2 は合成型平滑筋において，細胞増殖を導く Ca2+

きた。平滑筋は収縮型から合成型へと形質転換すること

マイクロドメインを形成することが示唆された。すなわ

で細胞増殖が亢進することが知られており，様々な病態

ち，収縮型から合成型への形質転換に伴い，血管平滑筋に関与する。本研究では，ラット由来の大動脈平滑筋細細胞において JP2 が担う機能的な役割が変化することが胞を培養して誘導した合成型血管平滑筋細胞を用いて，明らかとなった。

平滑筋の形質転換に伴う JP2 の機能的な役割の変化を解

378

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（35）G-CaMP6 トランスジェニックマウスを用いた in vivo カルシウムイメージングによる
腸管神経系の機能解析○茂木優貴 1,2，佐藤正晃 1,2,3，堀口和秀 4，大倉正道 1,2,5，安藤恵子 1,2,3，池谷裕二 6,7，
房前裕順 8，本郷良泳 8，鈴木稔 8，小川公一 8，高木

都 9，中井淳一 1,2,3,10（1 埼玉大・院・理工学研究科，2 埼玉大・脳末梢科学研究センター，
3 理化学研究所

脳神経科学研究センター，4 福井大・医，5 九州保健福祉大・薬， 6 東京大・院・薬学系研究科，
7 情報通信研究機構・脳情報通信センター，8 塩野義製薬㈱，

9 奈良県立医科大・医，10 理化学研究所・革新知能統合研究センター）

腸管神経系(ENS)は，約 1 億個の神経細胞が網目状の共発現する新しいトランスジェニックマウス系統を用

ネットワークを形成しており，蠕動運動や分泌などの腸いて，生きたマウスにおける ENS の活動を共焦点または管の機能を自律的に制御することができる。従来の ENS

二光子レーザー顕微鏡でイメージングする新しい方法のカルシウムイメージングの多くは動物から単離したを確立した。この方法を用いて我々は，ウレタン麻酔下標本を用いて行われているが，ENS と中枢神経系（CNS）の筋層間神経叢の自発活動，およびセロトニン局所投与との間には感覚神経と自律神経を介した双方向性の連によるその神経活動頻度の変化には，神経細胞のサイズ

絡があることから，摘出標本を用いたイメージングからと解剖学的位置によって違いがあることを見いだした。

in vivo での ENS の機能を推定して理解することには限生体内の血管・神経走行を維持したまま ENS の活動を高界がある。今回我々は，ENS で蛍光カルシウムセンサー

解像度でイメージングできる本手法は，今後の ENS の疾タンパク質 G-CaMP6 と赤色蛍光タンパク質 mCherry を

患研究における極めて有用な手法になると考えられる。

（36）血管平滑筋細胞において Mitofusin2 はミトコンドリア機能維持に寄与する○稲垣

奏，鈴木良明，今泉祐治，山村寿男（名古屋市立大・院・薬学研究科・細胞分子薬効解析学）
血管平滑筋細胞の Ca2+動態において，ミトコンドリア率を解析した結果，Mfn2 ノックダウンにより共局在率がの Ca2+取り込み能が重要であることが知られている。し有意に低下した。続いて，ミトコンドリア内 Ca2+濃度測

かし，ミトコンドリアへの Ca2+取り込みを担うミトコン

定試薬 Rhod-2 を負荷し，ミトコンドリア内 Ca2+解析を

ドリア Ca2+単輸送体（MCU）は Ca2+親和性が非常に低行った結果，Mfn2 のノックダウンにより，ミトコンドリい。そこで我々はミトコンドリアと細胞内 Ca2+貯蔵部位

ア Ca2+取り込みピーク値の低下およびピークまでの時である小胞体（ER）とを繋ぐ Mitofusin2（Mfn2）に着目間の延長が認められた。続いて，ミトコンドリア内 ATP

し，血管平滑筋細胞における Mfn2 の ER-ミトコンドリ

量の変化を解析したところ，Mfn2 ノックダウンによりミア Ca2+シグナルへの関与およびその生理的意義についトコンドリア内 ATP 量が減少することが示された。
以上から，血管平滑筋細胞において Mfn2 は，SR-ミトて解析した。
ラット胸部大動脈より平滑筋細胞を単離し，Mfn2

コンドリア間の距離を調節することにより Ca2+シグナ

siRNA を用いて Mfn2 をノックダウンした。この細胞のルを制御し，これがミトコンドリア機能の維持に重要でミトコンドリアおよび SR をそれぞれ可視化し，共局在あることが示唆された。

379

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（37）ミトコンドリア Na+-Ca2+交換の電気生理学的測定○モハメド・モイヌル・イスラム，竹内綾子，松岡達（福井大・院・医学系部門・形態機能医科学・統合生理学）
ミトコンドリアマトリクス Ca2+は，ミトコンドリア討を行った。

Ca2+ユニポータ（MCU）を介する流入と，ミトコンドリ

マウス心臓ならびに腎臓からミトコンドリアを単離し，ア Na+-Ca2+交換，あるいはミトコンドリア H+-Ca2+交低浸透圧処理によってミトコンドリア外膜を除去した換を介する流出のバランスで決定される。我々は，ミト

ミトプラストを調製した。ホールミトプラストパッチク

コンドリア膜電位感受性色素を用いた解析によって，ミランプ実験では，ミトコンドリア外側への 1 mM Ca2+のトコンドリア Na+-Ca2+交換が起電性であることを報告

添加により，内向き MCU 電流が記録された。一方，イ

した（Kim and Matsuoka, J Physiol, 2008）。しかし，そのンサイドアウトパッチを作成し，ピペット内 1 μM Ca2+

詳細な特性を明らかにするには，電気生理学的解析が必存在下でミトコンドリアの内側に Na+を添加したところ，須である。本研究では，ミトコンドリア Na+-Ca2+交換電

逆向き Na+-Ca2+交換電流に相当する外向き電流の記録

流の検出を目的として，単離ミトコンドリアを用いて検に成功した。

（38）カルシウムパラドックスによる心筋拘縮－ラット灌流心における心筋カルシウム動態と細胞構造の解析－
万井弘基，○田中秀央（京都府立医科大・院・医学研究科・細胞分子機能病理学）

心筋 Ca2+パラドックス（以下 CaP）は，心臓を無 Ca2+

Ca2+再灌流による Ca2+波と拘縮はともに Ni2+や薬理学

液で灌流した後の Ca2+の再灌流により，Ca2+過負荷と的な機械的収縮の阻害で抑止された。サポニンにより細心筋拘縮が生じる虚血・再灌流傷害モデルであるが，経胞内を Ca2+過負荷におくと，同様の Ca2+波が発生した

時的変化の観察が困難なことからその発症機序は不明

が拘縮は認めなかった。免疫組織化学上，Ca2+除去によである。本研究では Ca2+蛍光指示薬 fluo3/AM と RH-237

り β-dystroglycan の発現が減弱し N-cadhrein の細胞間解を負荷したラット摘出潅流心にリアルタイム共焦点レ

離を認めた。
以上より CaP は，Ca2+除去による細胞間および細胞・ーザ顕微鏡を適用し，CaP 傷害心における心筋 Ca2+動態

細胞外基質間結合の破綻と，これに引き続く Ca2+再灌流と細胞形態を可視化・解析した。
Ca2+除去液灌流では，緩徐な細胞内伝播を示す Ca2+による細胞内への Ca2+流入があいまって心筋細胞を拘波が散発，細胞の間隙が開大した。続く Ca2+の再灌流で縮させることが明らかになった。CaP による細胞内 Ca2+は，高頻度の Ca2+波が発生，細胞は短縮し拘縮した。

流入に β-dystroglycan の関与が推測される。

（39）動きベクトル解析を用いたヒト iPS 細胞由来心筋細胞の収縮－弛緩に対する薬剤作用解析○中川桃夏，鈴木結衣，佐野優介，山口賢彦，坂本多穗，黒川洵子（静岡県立大・薬・生体情報分子解析学）
目的： 薬剤誘発性の心室性不整脈および心機能低下

非心臓系細胞が用いられるが，ヒトへの外挿性を高めるは深刻な有害事象である。非臨床安全性 in vitro 試験ではために，ヒト iPS 細胞由来心筋細胞の使用が検討されて380

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告いる。現在市販のヒト iPS 細胞由来心筋は電気的に均一

色により心筋型を識別した。

の性質を示さないことが報告されているが，収縮機能に結果および考察： マウス心室筋細胞において，イソプ

ついては統一した見解はない。そこで本研究では心房型，

ロテレノールは，変形距離だけではなく収縮-弛緩速度を心室筋型のマーカーごとに収縮特性が異なるか，そして増加させ，収縮-弛緩時間を減少させた。ベラパミルは，薬剤作用が異なるかについて検討した。

変形距離と収縮-弛緩速度を減少させた。一方，心房筋細マウス急性単離心筋細胞，またはヒト iPS 細胞においては，上記薬剤の反応はともに検出されなかっ胞由来心筋細胞（iCell-CM）を用いた。動画解析は，SI8000

た。iCell-CM においても同様の結果が得られたことから，

Sony セル動作画像システムを用いて行った。その後，

ヒト iPS 細胞由来心筋細胞を用いて心筋型を識別した薬

iCell-CM は，MLC2a 抗体と MLC2v 抗体を用いた免疫染剤評価法としての開発が期待されると考えられた。

方法：（40）薬物誘発性不整脈の trigger への L 型カルシウムチャネル電位依存性変化の影響○木村暁，村上慎吾（中央大・理工・電気電子情報通信工学科）

薬物開発や臨床において大きな問題である薬物誘発位延長時に trigger の発生する危険性の違いが生じる可能性不整脈の機序は，薬物による活動電位延長という性を検討した。ヒト心室筋細胞モデルである O’Hara

substrate と early afterdepolarization (EAD) という trigger

Rudy モデルを用い，IKr，ICaL に様々な作用を与える薬で説明されてきた。従来は薬物の遅延整流性カリウム電物のシミュレーションを行った。その結果，EAD 発生の流(IKr)の阻害特性と活動電位延長作用を確認して危険危険性の違いは，ICaL の活性化特性への薬物作用の違い性を予測してきたが，それらの特性を持つ薬物の間でもで説明できることが明らかになった。この検討により，薬物誘発性不整脈の危険性は大きく異なることが分か

薬物誘発性不整脈の危険性予測には，IKr を阻害する薬ってきた。そこで我々は IKr を阻害する薬物が L 型カル

物では ICaL に対する薬物作用も確認する必要性がある

シウム電流(ICaL)にも作用することにより，同じ活動電ことが示唆された。

（41）hERG チャネルの活性化に対する合成エストロゲンの作用○杉本真太朗 1，田村文弥 2，家田真樹 3，坂本多穂 1，黒川洵子 1（1 静岡県立大・薬，2 慶應大・医，3 筑波大・医）心電図 QT 間隔延長を伴う薬剤誘発性の不整製剤が医薬品として使用されていることから，安全性管脈は薬物クラスによらず発症するため予測が難しく，QT

理の上で問題になることが危惧されるものの QT 延長毒

延長毒性として，医薬品開発における安全性試験の対象性との関連は不明である。そこで，今回，経口避妊薬ととなっている。

して多く用いられている合成エストロゲンであるエチ目的：

この QT 延長毒性には性差があり，我々は性ホルモン

ニルエストラジオール（EE2）に注目し，hERG チャネル
に対する作用を検討した。

が関与する分子機構を報告してきた。一部のエストロゲ

方法：

ン類が関わる機構として，エストロゲンが有する芳香環

hERG チャネルを安定発現させたヒト胎児腎が hERG チャネルの薬物結合部位に相互作用し，選択的由来（HEK293）細胞を，ステロイドを除去した条件で培hERG 阻害剤 E-4031 の反応を増大することを見出した。

養し，マニュアルパッチクランプ法によって，室温にて現在，乳癌治療薬や経口避妊薬など多くのエストロゲン

hERG 電流を測定した。エストロゲン類および E-4031 は381

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

細胞外から投与した。

を与えたところ，hERG 電流が増大し，活性化曲線を左結果・考察： 細胞外より EE2 を単独で与えたところ，
hERG チャネルの tail 電流値に対する作用は見られなかにシフトさせた。以上より，EE2 は，E-4031 による hERG
阻害作用及び QT 延長作用を減弱することが示唆された。

った。E-4031 に阻害作用を安定させた後，細胞外から EE2（42）脳微小血管内皮細胞における TMEM16A の生理機能への寄与○鈴木貴久，安本美貴，鈴木良明，今泉祐治，山村寿男（名古屋市立大・院・薬学研究科・細胞分子薬効解析学）
目的： 血液脳関門は，循環血液中から脳への物質移TMEM16A，F，K の mRNA 発現が認められた。その中行を制限し，脳の恒常性維持に寄与するが，その実体はで，ClCa チャネルとして報告されている TMEM16A に脳微小血管内皮細胞（BCECs）である。しかし，血液脳着目し，解析を進めた。電気生理学的な解析において関門の恒常的な機能を維持する分子基盤については殆

ClCa 電流が観察され，その電流は siTMEM16A の添加にど不明であった。本研究では，BCECs のような非興奮性より有意に抑制された。また，t-BBEC117 細胞に 100 μM

細胞において，基本的な生理機能を担当する Cl-チャネ

ニフルミ酸および 10 μM T16Ainh-A01 を投与した結果，

ルのうち，細胞内 Ca2+濃度によって活性が制御される

過分極が引き起こされたため，静止膜電位の形成に ClCa

Ca2+活性化 Cl-（ClCa）チャネルに着目した。現在，ClCa

チャネルが寄与することが明らかになった。さらに，細チャネルの分子実体として TMEM16 ファミリーに属す

胞増殖に対する ClCa チャネルの寄与を検討したところ，る TMEM16A に着目し，その細胞増殖機構への寄与につ細胞増殖は阻害薬および siTMEM16A の添加によって抑いて解析した。

制された。

方法： ウシ脳血管内皮細胞株 t-BBEC117 細胞を用い，結論：

TMEM16A で構成される ClCa チャネルが，定量的 PCR 法，免疫染色法，電気生理学的手法，MTT 法BCECs において機能発現することが明らかとなり，細胞により，TMEM16A の発現及び機能を解析した。

増殖に関与することが示唆された。

結果：

TMEM16 遺伝子群の発現を解析した結果，（43）新生内膜過形成モデルにおける IL-19 の新規調節機構の解明○東泰孝（大阪府立大・院・獣医・薬理）インターロイキン（IL）-19 は IL-10 ファミリーに分類増加した新生内膜のメカニズムを明らかにするために，されるサイトカインである。IL-19 の主な産生細胞はマ

血管平滑筋細胞を用いてさらに解析を実施した。IL-19

クロファージおよび B 細胞などの免疫細胞であるが，ケKO 由来血管平滑筋細胞（VSMC）は WT 由来 VSMC よラチノサイトならびに上皮細胞などの非免疫細胞からり増殖速度が有意に速かった。次に，IL-19 KO 由来も産生される。しかしながら，血管における IL-19 の関

VSMC の遊走速度も WT 由来 VSMC と比べて有意に速与の可能性についてはこれまで明らかにされてこなか

くなっていた。 さらに，IL-19 KO 由来 VSMC の IL-1βった。そこで本研究では，IL-19 遺伝子欠損マウス（IL-および TNF-α 産生能も WT 由来 VSMC と比較して有意19KO）を用いて頸動脈結紮に伴う新生内膜形成についてに増加していた。以上の結果より，IL-19 は血管平滑筋の検討した。IL-19KO の結紮した頸動脈は，野生型マウス

重要な調節因子であり，IL-19 は血管再狭窄の調節に保（WT）と比較して有意に高い新生内膜/内膜比を示した。

護的な役割を担う可能性が示唆された。

382

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（44）低酸素ストレス時の脳微小血管内皮細胞は，HIF-1α-Dynamin2-Kir2.1 経路を介して細胞増殖を異常亢進させる○山村英斗 1，鈴木良明 1，山村寿男 1，浅井清文 2，Giles Wayne3，今泉祐治 1（1 名古屋市立大・院・薬学研究科・細胞分子薬効解析学，
2 名古屋市立大・院・医学研究科・分子神経生物学，3 カルガリー大学・運動生理学）

背景： 脳虚血時，脳微小血管内皮細胞（BCECs）が，量を変化させずに，タンパク質発現及び電流密度を上昇

細胞内 Ca2+濃度（[Ca2+]i）上昇と異常な細胞増殖亢進をさせた。次に，タンパク質の細胞内局在を制御する分子介し，自身のバリア機能を損なわせることで，血液脳関Dynamin2 の発現を調べたところ，低酸素培養により門の破綻を引き起こすことが報告されている。しかし，mRNA 及びタンパク質発現が上昇した。Dynamin 阻害薬

低酸素ストレスによる[Ca2+]i 上昇に関与する K+チャネ

により，低酸素培養による Kir2.1 細胞膜発現及び電流密ルについては未解明である。本研究では，低酸素培養し度上昇が有意に抑制された。さらに，低酸素培養によるた BCECs における[Ca2+]i 変化とそれに続く細胞増殖亢HIF-1α タンパク質の発現低下が，Dynamin2 の発現上昇

進に対する K+チャネル，特に Kir2.1 の寄与の解明を目とそれに続く Kir2.1 の細胞膜での発現上昇を引き起こし的とした。

た。Kir2.1 の発現上昇が，BCECs の細胞外からの Ca2+流

結果： ウシ脳微小血管内皮細胞株 t-BBEC117 細胞を，低酸素条件下（4～5% O2）で 72 時間培養したところ，入の増大と，それに続く細胞増殖の異常亢進に寄与することが明らかとなった。

Kir2.1 の活性が上昇した。低酸素培養は，Kir2.1 の mRNA383

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

11．TRP channel conference～免疫・炎症応答の重要な媒介分子～2018 年 5 月 24 日－5 月 25 日
代表・世話人：白川久志（京都大学 大学院薬学研究科 生体機能解析学）
所内対応者：西田基宏（生命創成探究センター（生理学研究所）
心循環ダイナミズム創発研究グループ）（１）TGFβ-1 シグナルを介した線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化における TRPV2 の役割
内田邦敏 1，石井太郎 2，八田光世 2，山﨑純3

（1 福岡歯科大学 細胞分子生物学講座 分子機能制御学，
2 福岡歯科大学

成長発達歯学講座 矯正歯科学分野，3 日本大学生物資源科学部獣医学科）（２）成長円錐内の高温部位が TRPV2 メカノセンサー機能を亢進させ発生期の神経回路形成を促進している
杉尾翔太 1，織田麻衣 1，岩田裕子 2，岡部弘基 3，小野勝彦 4，石崎泰樹 1，柴崎貢志 1（1 群馬大学医学研究科 分子細胞生物，2 国立循環器病センター臨床研究部
3 東京大学

合成化学，4 京都府立医科大学 神経発生）

薬学研究科（３）心筋症・心不全治療を目指した Ca2+透過チャネル TRPV2 阻害薬の開発
岩田裕子 1，片山義三 2，奥野恭史 3，若林繁夫 4，松村

剛 5，北風政史 1,6（1 国立循環器病研究センター 臨床研究部，
2 安全試験センター
3 京都大学

(現在

医学研究科

5 国立病院機構刀根山病院

日産化学 生物学科学研究所 医薬研究部) ，ビッグデータ医科学，4 大阪医科大学 薬理学，神経内科，6 国立循環器病研究センター 心臓血管内科）（４）オリゴデンドロサイト前駆細胞における TRP チャネルの機能的発現と炎症時の役割
大橋佳奈 1，出屋敷綾音 1，永安一樹 1，柴崎貢志 2，白川久志 1，金子周司 1（1 京都大学 薬学研究科 生体機能解析学，2 群馬大学 医学研究科 分子細胞生物）（５）TRPC1/C4 を介した細胞機能変化と炎症刺激
棚橋大介，伊藤友哉，村田優紀，竹澤秋穂，鈴木裕可，村木由起子，波多野紀行，村木克彦（愛知学院大学 薬学部 細胞薬理学）（６）TRPC6 リン酸化による下肢虚血後の血管成熟制御
冨田（沼賀）拓郎 1，島内

司 2，小田紗矢香 1，西村明幸 1，西田基宏 1,3（1 生命創成探究センター（生理学研究所）心循環ダイナミズム創発研究グループ，
2 九州大学

医学研究院 麻酔・蘇生学，3 九州大学 薬学研究院 創薬育薬研究施設統括室）（７）Calmodulin bridging mechanism underlies negative feedback regulation of TRPC6 in podocyte cells
Onur K. Polat1，Masatoshi Uno2,4，Tran Nam Ha3，Hidehito Tochio4，
Masahiro Shirakawa2，Masayuki X. Mori1，Yasuo Mori1（1Department of Synthetic and Biological Chemistry, Molecular Biology Lab, Graduate School of Engineering,
Kyoto University，2Department of Molecular Engineering, Graduate School of Engineering, Kyoto University，
3Laboratory of Environmental Systems Biology, Graduate School of Global Environmental Studies, Kyoto University，
4Department of Biophysics, Graduate School of Science, Kyoto University）（８）Ca2+を介したリソソームとエクソソームの開口放出機構とその病態
華山力成（金沢大学 ナノ生命科学研究所／医学系免疫学）

384

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（９）脳疾患における TRPV4 チャネルの関与の解明
小山隆太 1，星雄高 1，岡部弘基 2，柴崎貢志 3，船津高志 2，松木則夫 1，池谷裕二 1（1 東京大学 薬学研究科 薬品作用学，2 東京大学 薬学研究科 生体分析化学，
3 群馬大学

医学研究科 分子細胞生物）（10）マウス味覚感受性における TRPV4 チャネルの関与
松本健次郎 1，大石晃弘 2，辻雅裕 1，長澤一樹 2，富永真琴 3，加藤伸一 1（1 京都薬科大学 薬物治療学，2 京都薬科大学 衛生化学，3 生命創成探究センター 細胞生理）（11）口腔粘膜の痛みと TRPV4 発現
吉本怜子 1,2,3，合島怜央奈 4，大山順子 5，吉住潤子 6，清島

保 2，城戸瑞穂 1,2（1 佐賀大学 医学部 組織神経解剖，2 九州大学 歯学研究科 口腔病理，3 九州大学

歯学研究科 歯周病学，4 佐賀大学 医学部 組織神経解剖）（12）TRPV6 はヒト胎盤における母子間 Ca2+輸送に関与する
鈴木喜郎 1,2，デイビット チタヤト 3，澤田浩武 4，西村

玄 5，富永真琴 1,2（1 生命創成探究センター（生理学研究所）温度生物学，2 総研大 生理科学，
3 トロント大学病院，4 宮崎大学

医学部，5 都立小児総合医療センター）（13）TRPM2 チャネルを介した腫瘍関連マクロファージの機能制御
植田誉志史，山田優司，黒木隆平，森泰生（京都大学 工学研究科 合成・生物化学）（14）TRPA1 は組織障害による急性炎症の進展を促進する
桑木共之 1，長谷川麻衣子 2，向原桂香 2，山田知嗣 2，上村裕一 2（１鹿児島大学 医歯学総合研究科 統合分子生理学，2 鹿児島大学 医歯学総合研究科 侵襲制御学）（15）Characterization of TRPA1 from disease vector mosquitoes
Tianbang LI 1,2,3，Claire T. SAITO 2,3，Shigeru SAITO 1,2,3，Makoto TOMINAGA 1,2,3（1Department of Physiological Sciences, SOKENDAI，
2Division of Cell Signaling, National Institute for Physiological Sciences (NIPS)，
3Thermal biology group, Exploratory Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS)）（16）毛様体平滑筋の収縮調節に関与する非選択性陽イオンチャネルと STIM/ORAI サブタイプ
宮津

基，高井

章（旭川医科大学 生理学講座・自律機能分野）（17）鳥類忌避剤 Pulegone による侵害受容性 TRP チャネル活性化
梓 1，高橋賢次 1，斎藤

眞境名

茂 1，富永真琴 2，太田利男 1（１鳥取大学 農学部 獣医薬理，2 生命創成探究センター 細胞生理）（18）Ｘ線 1 分子追跡法と X 線輝点明滅法による TRPV1 の作動機構解析
藤村章子 1，三尾和弘 1，倉持昌弘 2，池崎圭吾 2，松原

賢 2，関口博史 3，久保泰 1，佐々木裕次 2（1 産総研先端オペランド計測 OIL，2 東京大学 新領域創成科学研究科，
3 高輝度光科学研究センター

SPring-8）（19）心リモデリングにおける活性酸素の産生と TRPC3/6 チャネルの役割
小田紗矢香 1,2，冨田拓郎 1,2，西村明幸 1,2，西田基宏 1,2,3（1 生命創成探究センター（生理学研究所）心循環ダイナミズム創発研究部門，
2 総合研究大学院大学，3 九州大学

薬学研究院 創薬育薬研究施設統括室）（20）マウス慢性脳低灌流モデルにおける TRPM2 の病態生理学的役割
宮之原遵 1，抱将史 1，永安一樹 1，森泰生 2，白川久志 1，金子周司 1（1 京都大学 薬学研究科 生体機能解析，2 京都大学 工学研究科 合成・生物化学）385

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（21）スフィンゴシン-1-リン酸誘発アストロサイト活性化機構における TRPC6 を介した Ca2+シグナリングの寄与
白川久志，勝本るみ，藤田沙也香，永安一樹，金子周司（京都大学 薬学研究科 生体機能解析）（22）TRPM4 channel is involved in cellular damage caused by simulated ischemia-reperfusion injury: study of human iPSCderived cardiomyocytes
Chen Wang，Heng Wei，Keiji Naruse，Ken Takahashi（Department of Cardiovascular Physiology, Graduate School of Medicine, Dentistry, and Pharmaceutical Sciences,
Okayama University）【参加者名】
伊藤 理（愛知医科大学），岩田裕子（国立循環器病研究

Physiological Sciences），戸堀翔太（京都大学），冨田拓郎

センター），植田誉志史（京都大学大学院），宇治澤知代（生命創成探究センター），富永真琴（生理学研究所），（生命創成探求センター），内田邦敏（福岡歯科大学），

中川靖幸（京都大学），永田 龍（大阪大学），成瀬恵治

大神信孝（名古屋大学大学院），太田利男（鳥取大学），（岡山大学），西田基宏（生理学研究所），西村明幸（生大橋佳奈（京都大学），岡田泰昌（独立行政法人国立病院

理学研究所），西山和宏（九州大学），萩原周平（日産化機構村山医療センター），岡本浩明（小林製薬 ㈱），越学工業 ㈱），華山力成（金沢大学），桧山武史（基礎生

阪部奈緒美（芝浦工業大学），押野玲奈（名古屋大学大学

物学研究所），平澤輝一（生物学研究所），FENG XZAONA

院医学系研究科），小田紗矢香（生理学研究所），抱 将（生物学研究所），福士勇人（独立行政法人国立病院機構

史（京都大学），金子周司（京都大学），上村雄一郎（小村山医療センター），福田陽大（芝浦工業大学），藤田沙野薬品工業 ㈱），城戸瑞穂（佐賀大学），Nguyen Thi Hong也香（京都大学），藤村章子（産業技術総合研究所），藤Dung（生理学研究所），栗田祐希（京都大学），黒木隆平

本泰之（生理学研究所），He Tingchao（名古屋大学大学院（京都大学）桑木共之（鹿児島大学），桑田沙織（京都大医学系研究科），ポラットオノー（Kyoto University Graduate学），小谷拓史（京都大学），後藤拓実（九州大学），小School of Engineering）前田翔也（九州大学），増満えみ（医山隆太（東京大学），齋藤 茂（生理学研究所）佐藤幸治

薬品医療機器総合機構），松村宏治（大阪大学大学院），（生命創成探究センター），柴崎貢志（群馬大学大学院），

松本健次郎（京都薬科大学），三尾和弘（産業技術総合研下田 翔（総合研究大学院大学），白川久志（京都大学），究所），宮津 基（旭川医科大学），村木克彦（愛知学院

鈴木喜郎（生命創成探究センター），曽我部隆彰（生理学大学），森 泰生（京都大学），森 誠之（京都大学），

研究所），高井 章（旭川医科大学），高根俊輔（小林製森内健史（京都大学），森嶋美沙（京都大学），山野井 遊

薬 ㈱），高山靖規（生命創成探求センター），田中智弘（生理学研究所），吉本怜子（九州大学），李 天邦（生（生理学研究所），Derouiche Sandra（National Institute for

理学研究所），王 晨（岡山大学）【概要】
２０１８年５月２４日及び２５日に研究会が行われストを招きご講演いただくことで，お互いの研究内容にた。２２題の発表があり，そのうち１５題は口頭発表形

ついての有意義な討論・情報交換が行われた。具体的に式で，７題はポスター発表形式で行った。特別講演の２は，初日は福岡歯科大の内田（以下敬称略）が繊維芽細

題は本年のテーマである「免疫・炎症応答の重要名媒介胞の分化における TRPV2 の役割を，群馬大の柴崎が発分子」に関する内容であり，一般講演については TRPC

生器の神経回路における TRPV2 の役割を，国立循環器チャネルについて６題，TRPV チャネルについて８題，病センターの岩田が心筋症の病態に対する TRPV2 阻害

TRPM チャネルについて４題，TRPA チャネルについて

薬の開発経緯を発表した。続いて，京都大の大橋がオリ３題であった。毎年，新しい TRP チャネル研究者が集う

ゴデンドロサイト前駆細胞の機能における TRPV4 の役

ことから，このチャネル研究の広さをあらためて実感す

割を，愛知学院大の村木がヒト滑膜線維芽細胞におけるるとともに，さらに本年は免疫応答に関するスペシャリ

TRPC1/C4 の重要性を，生命創成探究センター（生理学386生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告研究所）の冨田が血管成熟制御機構における TRPC6 リが急性炎症の進展における TRPA1 の役割を，福岡大のン酸化の意義を，京都大の Polat がポドサイトにおける倉原がクローン病における TRPA1 の役割を，Exploratory

TRPC6 の制御機構を発表した。

Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS)の Li
が蚊の TRPA1 に関する知見をそれぞれ発表した。

特別講演では，金沢大学 ナノ生命科学研究所／医学系免疫学の華山力成が，リソソームの開口放出を促進す

２日間通したポスター発表では，旭川医大の高井がウる myoferlin に関する知見と，エクソソームがグリア細胞

シ毛様体平滑筋におけるカチオンチャネルの役割を，鳥に取り込まれた結果発症する神経変性に関する知見を取大の太田が鳥類忌避剤 Pulegone の作用点としての発表した。次いで，東京大学薬学研究科の小山隆太が，TRPA1 の役割を，産総研の藤村がカプサイシンおよび熱

脳浮腫およびてんかんにおける TRPV4 の役割について

刺激に対する TRPV1 の作動機構を，生命創成探究セン

概説し，どちらも脳内の局所温度上昇が TRPV4 の開口ター（生理学研究所）の小田が心臓リモデリングにおけに関与することを明らかにした。

る TRPC3/6-Nox2 三者複合体の意義を報告した。さらに

翌日は，京都薬科大の松本が味覚の感受における京都大の抱は慢性脳低灌流に伴う認知機能障害におけ

TRPV4，佐賀大の城戸が口腔粘膜における TRPV4，生命る TRPM2 の役割を，京都大の白川は S1P 誘発アストロ

創成探究センター（生理学研究所）の鈴木が胎児の骨形サイト活性化機構における TRPC6 の役割を，岡山大の成における TRPV6 の生理学的または病態生理学的役割

Wang は心筋細胞の虚血性傷害における TRPM4 の役割について発表した。続いて京都大の植田が腫瘍関連マクを報告した。いずれもレベルの高い発表であり，日本にロファージにおける TRPM2 の役割を，鹿児島大の桑木

おける TRP チャネル研究のさらなる発展を確信した。

（1）TGFβ-1 シグナルを介した線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化における TRPV2 の役割
内田邦敏 1，石井太郎 2，八田光世 2，山﨑純3

（1 福岡歯科大学 細胞分子生物学講座 分子機能制御学，
2 福岡歯科大学

成長発達歯学講座 矯正歯科学分野，3 日本大学生物資源科学部獣医学科）

TGF-β1 を介した線維芽細胞から筋線維芽細胞への分増加は，TRPV2 阻害薬の処置により抑制された。ケラチ

化が創傷治癒時の瘢痕収縮に関与することが知られてノサイトを播種していないコラーゲンゲルにおいても，いる。本研究は，線維芽細胞から筋線維芽細胞への分化

TGF-β1 処置によるゲル収縮が TRPV2 阻害薬によって抑並びに瘢痕収縮における TRPV2 チャネルの役割を明ら制された。また，TGF-β1 処置により線維芽細胞の TRPV2

かにすることを目的とした。創傷治癒時に起きるケラチ

発現量が増大した。さらに，創傷を加えた皮膚組織におノサイトの重層化と皮膚の収縮を再現したモデルとしいて，創傷部位周囲にみられる α-SMA 陽性細胞に TRPV2て，ラット真皮由来線維芽細胞をコラーゲンゲル中に包チャネルの発現が認められた，以上の結果より，線維芽埋し，表皮より単離したケラチノサイトをゲル上に播種細胞に発現する TRPV2 チャネルが創傷治癒モデルの収した三次元培養モデルを使用した。その結果，ゲル収縮

縮に関与することが明らかとなった。

並びに筋線維芽細胞のマーカーである α-SMA 発現量の387

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（2）成長円錐内の高温部位が TRPV2 メカノセンサー機能を亢進させ発生期の神経回路形成を促進している杉尾翔太 1，織田麻衣 1，岩田裕子 2岡部弘基 3，小野勝彦 4，石崎泰樹 1，柴崎貢志 1（1 群馬大学医学研究科 分子細胞生物，2 国立循環器病センター，
3 東京大学

薬学研究科

合成化学， 4 京都府立医科大学 神経発生）

TRPV2 は 52 ℃以上の侵害熱刺激を感知する熱センサ

索を伸長している時に細胞膜にかかる膜伸展刺激でーとしてクローニングされた非選択的カチオンチャネ

TRPV2 が活性化し，軸索伸長を促進させていることを突ルである（Nature, 1999）。クローニング後，長い間，侵き止めた（J Neurosci, 2010）。さらに，TRPV2 が膜伸展

害熱に対する痛み受容に関わる分子と考えられてきた。

刺激を感知し，軸索伸長を促進させる分子基盤を同定しところが，我々は，胎仔期の脊髄運動神経・DRG 感覚

た（J Physiol Sci, 2016; FASEB J, 2017）。最近，伸長中の神経において TRPV2 が既に発現していることを見いだ

軸索内部に細胞質と比較し 2℃程度高いホットスポット

した。子宮内の胎仔が 52℃以上の熱刺激に暴露されるこが存在すること，体温よりも約 2℃高いこのホットスポとは通常あり得ない。このため，生体内に新規の TRPV2

ット温度が TRPV2 の機械刺激感受性を亢進させているリガンドが存在する可能性が考察された。解析を進めた

ことを発見した。これらの知見と神経回路形成の関連性

ところ，末梢（皮膚・筋肉など）に向けて非常に長い軸について in vivo にて検証した。

（3）心筋症・心不全治療を目指した Ca2+透過チャネル TRPV2 阻害薬の開発
岩田裕子 1，片山義三 2，奥野恭史 3，若林繁夫 4，松村

剛 5，北風政史 1,6（1 国立循環器病研究センター 臨床研究部，
2 安全試験センター
3 京都大学(現在

ビッグデータ医科学，4 大阪医科大学 薬理学，

医学研究科

5 国立病院機構刀根山病院

日産化学 生物学科学研究所 医薬研究部) ，

神経内科

6 国立循環器病研究センター

心臓血管内科）

我々は，１）拡張型心筋症の発症･進展には TRPV2 のル低下と末梢血単核球表面の TRPV2 発現が低下したこ

細胞膜発現と活性化による持続的な細胞内 Ca2+濃度上昇とから，トラニラストが TRPV2 阻害効果を介して心不が重要な役割を果たしていること，２）拡張型心筋症動全の病態を改善する可能性が示された。さらに，トラニ

物モデルにて TRPV2 の不活化により心機能低下及び生ラストをリード化合物とし，相互作用予測に基づくイン

命予後の改善がもたらされること，を明らかにしてきた。

シリコによる類似化合物の探索及び市販化合物を用い

しかしながら，これまで，TRPV2 特異的阻害剤がなかった阻害薬探索により，トラニラストより低濃度で TRPV2たため，TRPV2 阻害の病態への効果は不明であった。今を阻害する新規化合物においても，心筋症モデル動物の

回我々は，TRPV2 活性制御剤新規スクリーニング法によ

心筋線維化抑制効果および心機能低下抑制作用が確認

り，既存薬トラニラストが TRPV2 阻害作用を有するこできた。以上のことより，新規 TRPV2 特異的阻害薬の開とを見出した。また進行期筋ジストロフィーを有する心発はヒト心筋症・心不全治療において有望であることが不全患者を対象としたパイロット試験において，トラニ示された。

ラスト服用により心不全マーカーである血漿 BNP レベ

388

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（4）オリゴデンドロサイト前駆細胞における TRP チャネルの機能的発現と炎症時の役割
大橋佳奈 1，出屋敷綾音 1，永安一樹 1，柴崎貢志 2，白川久志 1，金子周司 1（1 京都大学 薬学研究科 生体機能解析学，
2 群馬大学

医学研究科 分子細胞生物）

髄鞘形成細胞であるオリゴデンドロサイト（OL）は，が明らかとなった。さらに，TRPV4 刺激により Ca2+シグオリゴデンドロサイト前駆細胞（OPC）から分化する。

ナリングと PKC 経路を介して OPC の増殖が促進するこ

OPC の増殖・遊走・分化の制御は，髄鞘機能不全を伴うとも示された。

疾患治療に重要と考えられているため，本研究では OPC

TRPM3 も同様に OPC において発現が認められ，における TRPV4 と TRPM3 の機能的発現について検討

TRPM3 アゴニストである pregnenolone sulfate 投与によした。

り，培養 OPC において Ca2+応答が惹起された。エンドセ

TRPV4 は脳内においてニューロンやグリア細胞の他，

リン-1 を脳実質に注入することにより作製した局所脳梗

OPC においても in situ hybridization により発現が認めら塞モデルにおいて，傷害部位で増殖する OPC に TRPM3れた。ホールセルパッチクランプ法及び細胞内 Ca2+イメが強く発現していた。さらに培養 OPC への TNF処置にージング法を用いた検討において，ラット初代培養 OPC

より TRPM3 発現量が増大することも明らかになり，に TRPV4 選択的アゴニストである GSK1016790A を投TRPM3 は炎症病態において OPC の細胞機能に関与する

与することにより特異的な細胞応答が惹起されること可能性も示された。

（5）TRPC1/C4 を介した細胞機能変化と炎症刺激
棚橋大介，伊藤友哉，村田優紀，竹澤秋穂，鈴木裕可，村木由起子，波多野紀行，村木克彦（愛知学院大学 薬学部 細胞薬理学）(-) englerin A (EA)は TRPC4（C4）や TRPC5（C5）の各

イン存在下で，EA による細胞死は増強された。さらに

ホモマ，TRPC1/TRPC4（C1/C4）や TRPC1/TRPC5（C1/C5）Na+イオノフォアのグラミシジンは Pico145 抵抗性の細の各ヘテロマのアゴニストとして，一部のがん細胞にお胞死を誘導した。

いて細胞死を誘導する。一方，Pico145 はこれらのイオン

ヒト滑膜線維芽細胞（SF）を用いて，EA の分子標的にチャネルを強力に阻害することが報告されている。そこ

ついて検討したところ，SF では C1 および C4 の遺伝子

で EA および Pico145 を用いて，C1/C4 の活性化を介し発現が認められ，EA は Pico145 感受性の細胞内 Ca 濃度

た細胞機能の変化について検討した。C1/C4 が発現するの上昇やカチオン電流の活性化を引き起こした。また SF

synovial sarcoma SW982 細胞（SW）がん細胞に EA を投を TNF-や IL-1で 24 時間処理すると EA の反応性が有与すると，カチオン電流の活性化や細胞死が引き起こさ意に減少した。

れたが，10 nM Pico145 はこれらの反応を完全に抑制し以上のことから，SW や SF において，C1/C4 は細胞機た。EA による細胞死は，細胞外 Ca2+を減少させてもほ能を制御する可能性があることが示唆された。また炎症

とんど変化しなかった。一方，Na+負荷を誘導するウアバ

刺激で C1/C4 は機能抑制されると考えられる。

389

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（6）TRPC6 リン酸化による下肢虚血後の血管成熟制御
冨田（沼賀）拓郎 1，島内

司 2，小田紗矢香 1，西村明幸 1，西田基宏 1,3（1 生命創成探究センター（生理学研究所）心循環ダイナミズム創発研究部門，
2 九州大学

医学研究院 麻酔・蘇生学，3 九州大学 薬学研究院 創薬育薬研究施設統括室）

下肢における動脈閉塞後の組織保護のためには，バイ進した。血管平滑筋において，TRPC6 の欠損は血管平滑パス経路となる血管の形成が重要であり，主に虚血に応筋の増殖には影響せずに transforming growth factor β (TGF

答した血管新生と成熟によって制御される。末梢循環障β)による分化を亢進した。血管平滑筋の分化に 伴い害の治療薬として使用される PDE3 阻害薬シロスタゾー

TRPC6 の活性は抑制された。これは TRPC6 のリン酸化

ルは，非選択的陽イオンチャネルである TRPC6 をリンを介すると示唆された。in vitro で下肢虚血を模倣した酸

酸化することで抑制し血管拡張を引き起こすことが知素・グルコース飢餓（OGD）を細胞に与えると TGF β にられている。これまでに我々は，大腿動脈を結紮したマ

よる血管平滑筋の分化が強く抑制されたが，TRPC6 欠損

ウス下肢虚血モデルを用いて，TRPC6 チャネルが下肢虚細胞において，OGD の影響は見られなかった。以上の結血後の血流回復の負の制御因子であることを明らかに果から，血管平滑筋において TRPC6 のリン酸化は下肢した。TRPC6 の欠損は，血管新生には影響を与えず，血虚血時に阻害され，血管成熟が抑制されることにより末管成熟を亢進させることにより虚血後の血流回復を促

梢血流の回復が妨げられると示唆された。

（7）Calmodulin bridging mechanism underlies negative feedback regulation of TRPC6 in podocyte cells
Onur K. Polat1，Masatoshi Uno2,4，Tran Nam Ha3，Hidehito Tochio4，
Masahiro Shirakawa2，Masayuki X. Mori1，Yasuo Mori1（1Department of Synthetic and Biological Chemistry, Molecular Biology Lab, Graduate School of Engineering,
Kyoto University，2Department of Molecular Engineering, Graduate School of Engineering, Kyoto University，
3Laboratory of Environmental Systems Biology, Graduate School of Global Environmental Studies, Kyoto University，
4Department of Biophysics, Graduate School of Science, Kyoto University）

Focal segmental glomerulosclerosis (FSGS) is an importantthe close proximity of two CBDs due to a 'bridge' mechanism

cause for the end-stage kidney diseases,and are linked to

via each CaM lobe binding to CBD. Furthermore, with

TRPC6 gain-of-function mutations. Therefore, inhibitory

crosslinking experiments we found that the coiled-coil segment

regulation of this channel could have a profound influence on

adjacent to the CBD of TRPC6 dimerized and contributed tothe progression of FSGS. Ca2+-dependent inactivation (CDI)

maintaining the proximal distance of two CBD's. Deletion ofmediated by calmodulin (CaM) is critical for regulating

the coiled-coil segment caused a severe delay of CDI proving

TRPC6 channel activity, however, its underlying mechanisms

its necessity. FSGS mutants found in coiled-coil also

and contribution to FSGS are yet unveiled. Lobe specificsignificantly delayed CDI similarly to the coiled-coil deletion

mutations of CaM equally impaired CDI. Stoichiometricmutant. Thus our results provide a mechanistic insight into CDI

experiments revealed a 1:2 binding of CaM to CBDs of TRPC6.

which is orchestrated by the assembly of CaM-CBD complex

These results collectively suggested that CDI is explainable byand coiled-coil segment of TRPC6 channels.

390

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（8）Ca2+を介したリソソームとエクソソームの開口放出機構とその病態
華山力成（金沢大学 ナノ生命科学研究所／医学系免疫学）
リソソームの一部は細胞膜と融合し，内部の加水分解などを内包し，これらの分子を介して標的細胞の機能を

酵素を細胞外へと開口放出する。特にマクロファージに制御する。私達は，Ca2+刺激により神経細胞から放出さよる放出は他者融解と呼ばれ，癌細胞を融解する生体防れたエクソソームがグリア細胞に取り込まれると，グリ御機構として知られているが，逆に放出が過剰になると，ア細胞に補体成分 C3 の発現を誘導することで，不要な周囲の健常な細胞を融解し，様々な病態を引き起こす。

シナプスの貪食除去を促進することを見出した。一方，

私達は，この過程を促進する分子 myoferlin を同定した。

未刺激の神経細胞由来エクソソームには，このような活

この分子は細胞質側にある 7 つのＣ2 ドメインを介して性がないことから，Ca2+刺激によりエクソソームの構成

Ca2+依存的に細胞膜のリン脂質と結合し，リソソームの分子に変化が生じると考え，エクソソームに内包化され開口放出を促進することが判明した。そこで，私達はる分子群を網羅的に同定した。更に，このエクソソーム

myoferlin 欠損マウスを樹立し，リソソーム開口放出の生がグリア細胞に取り込まれると，炎症や蛋白質分解に関

理的・病理的意義を解析した。

与する様々な遺伝子群の発現を誘導する事を判明した

一方，エクソソームは，分泌細胞由来の蛋白質や RNA

為，神経変性発症との関連を検討した。

（9）脳疾患における TRPV4 チャネルの関与の解明
小山隆太 1，星雄高 1，岡部弘基 2，柴崎貢志 3，船津高志 2，松木則夫 1，池谷裕二 1（1 東京大学 薬学研究科 薬品作用学，2 東京大学 薬学研究科 生体分析化学，
3 群馬大学

医学研究科 分子細胞生物）

本講演では，①脳浮腫，②てんかん，③うつ病におけ貪食し，海馬神経回路の興奮性を上昇させた。さらに，る TRPV4 の関与について，我々が得た知見を紹介する。

そのメカニズムとして，脳温上昇に伴う TRPV4 活性化の関与が示唆された。

①脳浮腫は，細胞内外に水分が貯留し，脳が膨張して生じる。そのメカニズムを，虚血性脳浮腫の in vitro モデ③うつ病は，社会性ストレスが一因となる。そのメカルを確立して検証した。蛍光性温度プローブの利用によ

ニズムを，マウス社会性ストレスモデルを用いて検証しり，虚血処置群では細胞内温度が上昇することが明らかた。社会性ストレスは，被ストレスマウスの長期的体温になった。さらに，虚血処置による脳浮腫は，TRPV4 チ

上昇及び，うつ様行動を誘起した。さらに，TRPV4KO マ

ャネルの阻害によって抑制された（Hoshi et al., J Neurosci,

ウスでは，うつ様行動の発症が抑制された。

in press）。

以上のように，我々は各種脳疾患において TRPV4 が関②てんかんは，小児期のけいれんが一因となる。その与することを示してきた。今後は，より詳細な細胞生物メカニズムを，マウス熱性けいれんモデルを用いて検証

学的メカニズムを検証し，これを基にした創薬の可能性した。けいれん後，マイクログリアは抑制性シナプスをを探求する。

391

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（10）マウス味覚感受性における TRPV4 チャネルの関与
松本健次郎 1，大石晃弘 2，辻雅裕 1，長澤一樹 2，富永真琴 3，加藤伸一 1（1 京都薬科大学 薬物治療学，2 京都薬科大学 衛生化学，3 生命創成探究センター 細胞生理）【背景・目的】味覚は，生命活動の維持に必要不可欠【結果・考察】マウス消化管において TRPV4 は，食な感覚の 1 つである。TRPV4 は，皮膚，消化管に加えて道，胃，小腸及び大腸に比較して，舌で最も強く発現し舌にも発現することが示唆されている。しかし，味覚機ていることが明らかとなった。TRPV4 は，味蕾の基底細能に対する TRPV4 の役割については明らかになってい胞に発現していることが観察された。Brief access test 及ない。本研究では，マウス舌における TRPV4 の発現局在び two-bottle test において，TRPV4KO は WT と比較して，と味覚感受性との関連について検討を行った。

酸味溶液に対する感受性が有意に低かった。また，【方法】実験動物には 8～10 週齢の TRPV4 欠損マウ

TRPV4KO の味蕾内における，Ⅲ型味細胞マーカーの免

ス (TRPV4KO) 及び野生型 C57BL/6J 雄性マウス (WT)

疫活性及び mRNA 発現量は WT と比較し有意に低かっを使用した。味覚感受性は brief-access test 及び two-bottle

たが，Ⅰ型，Ⅱ型マーカーのそれらは変化なかった。さtest により行動学的に評価した。TRPV4 及び各種味受容らに，TRPV4KO では，味蕾における Ki67 陽性細胞数及体の発現は免疫組織染色及びリアルタイム PCR によりび β カテニン発現量が WT と比較し有意に低下した。

解析した。さらに，味蕾における Ki67 陽性細胞数は免疫【結論】TRPV4 は，マウスの味蕾基底細胞に発現し，染色により，また β カテニン発現量はウエスタンブロッ

酸味受容細胞である III 型味細胞への分化及び増殖に関

ティングにより定量した。

与することが示唆された。

（11）口腔粘膜の痛みと TRPV4 発現
吉本怜子 1,2,3，合島怜央奈 4，大山順子 5，吉住潤子 6，清島

保 2，城戸瑞穂 1,2（1 佐賀大学 医学部 組織神経解剖，2 九州大学 歯学研究科 口腔病理，3 九州大学

歯学研究科 歯周病学，4 佐賀大学 医学部 組織神経解剖）

口腔粘膜の痛みや不快感を訴える患者は増加してい呈する上皮部位では細胞間接着分子群は網目状の発現るが，十分な対応が難しい。我々は口腔の痛みの訴えがを呈した一方，変性部位では不明瞭かつ不連続な発現を上皮の器質的な変化と関連するとの仮説を立て，口腔の呈した。さらに，皮膚角化細胞の細胞間接着を制御する

痛みや乾燥感を主訴とし，口唇腺生検組織を得やすいシtransient receptor potential vanilloid 4 (TRPV4) との関連をェーグレン症候群に着目した。対照群として粘液嚢胞切調べた。TRPV4 は非変性部位では有棘層に顕著な発現を除組織を用いた。

認めた一方，変性部位では発現が減弱し，一部の基底層に散在的な発現を認めた。

口腔の痛みを訴えた患者群では口唇粘膜上皮内に多数の炎症性細胞が浸潤していた。これらは対照群の患者

シェーグレン症候群では，腺組織の変性が主な標的とさ組織ではほとんど認められなかった。また，炎症性細胞

れているが，口腔粘膜上皮の変性や，上皮細胞間接着のの浸潤が著しい部位は，上皮が水腫様変性を呈していた。

低下，炎症性細胞浸潤などの病態をも認められた。さら次に，上皮のバリア機能との関連を明らかにするため，に，こうした粘膜の変化は痛みの訴えとの関連を示唆し

細胞間接着分子群を免疫組織学的に観察した。正常像を

ていた。

392

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（12）TRPV6 はヒト胎盤における母子間 Ca2+輸送に関与する
鈴木喜郎 1,2，デイビット チタヤト 3，澤田浩武 4，西村

玄 5，富永真琴 1,2（1 生命創成探究センター（生理学研究所）温度生物学，2 総研大 生理科学，
3 トロント大学病院，4 宮崎大学

医学部，5 都立小児総合医療センター）

TRPV6 は例外的に非常に高いカルシウム（Ca2+）選択果，１）細胞膜への局在，２）チャネルタンパク質の安性を持つ TRP チャネルであり，小腸などの輸送上皮にお定性，３）細胞内 Ca2+依存性チャネル不活性化，に関与

いて Ca2+輸送に関与し，体全体の Ca2+恒常性維持に重要する少なくとも３つのタイプの変異が存在することがと考えられている。私達はこれまでに KO マウスにおけ明らかになった。また，これらミスセンス変異以外にもる解析によって，TRPV6 が胎盤において胎仔の骨形成のスプライシング異常を伴うイントロン変異も同定されための母子間 Ca2+輸送を担うことを報告してきた。今回た。以上のことから TRPV6 は胎児の骨形成のための胎

私達は，骨形成不全を伴う新生児期副甲状腺機能亢進症

盤 Ca2+輸送に関与し，その生理機能はマウスからヒトにの患者において TRPV6 遺伝子に変異を見出した。見出至るまで保存されていることが示唆された。骨形成不全

された変異の多くは複合ヘテロ接合という遺伝形態をを伴う新生児期副甲状腺機能亢進症は TRPV6 遺伝子の取っていた。生理的意義をパッチクランプ法，細胞内 Ca2+

変異により生じる遺伝性疾患であり，そのメカニズムはイメージングおよびビオチン化実験により解析した結複雑であることが明らかになった。

（13）TRPM2 チャネルを介した腫瘍関連マクロファージの機能制御
植田誉志史 山田優司，黒木隆平，森泰生（京都大学 工学研究科 合成･化学専攻分子生物化学）
腫瘍の近傍には多数のマクロファージ（umor-associatedルにおいて，TRPM2 ノックアウトマウスでは腫瘍の増殖

macrophage: TAM）集積することが知られ，血管新生の促が抑制され，生存期間の延長が見られたことから，TRPM2

進や抗腫瘍免疫の抑制など，様々な機構による腫瘍の増悪の発現は腫瘍増悪に働くものと考えられた。組織化学的にへの関与が示唆されている。このようながん細胞と腫瘍関

は TRPM2 ノックアウトマウスの腫瘍では血管形成の異常

連細胞によって形成される「がん微小環境」には比較的高が見られ，血液循環の不足が見られた。興味深いことに，濃度の活性酸素種が存在すると考えられている。我々は過TRPM2 ノックアウトにより TAM は強い M2 型マクロフ

去に，活性酸素種感受性の TRPM2 チャネルがマクロファァージの性質を示し，転写因子 Stat3 の活性化と，血管内ージに豊富に発現しており，その活性化が炎症性サイトカ

皮細胞増殖因子の産生が亢進していた。分子的に TRPM2

インを含めた様々な因子の発現を誘導することを報告しと Stat3 は過酸化水素依存的な相互作用を示したことから，た。そこで本研究では，TAM における TRPM2 チャネル

TRPM2-Stat3 複合体形成が Stat3 の活性を制御し，TAM のの活性化が，がんの増悪や，がん微小環境の形成に与える機能制御に働いている可能性が見出された。

影響について検討した。メラノーマ細胞株の皮下担癌モデ

393

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（14）TRPA1 は組織障害による急性炎症の進展を促進する
桑木共之 1，長谷川麻衣子 2，向原桂香 2，山田知嗣 2，上村裕一 2（１鹿児島大学 医歯学総合研究科 統合分子生理学，
2 鹿児島大学

医歯学総合研究科 侵襲制御学）

気道内の知覚神経，すなわち三叉神経と迷走神経に存発現も減少していた。また病原体除去に関わる M1 型マ

在する TRPA1 は吸気中の酸素濃度変化による全身の呼クロファージの増加が遅延し，M1 から組織修復に関わ

吸調節に深く関与していることを前回報告した。いっぽる M2 に表現型を転換させる役割を担う HO-1 の発現もう，炎症性反応は一般に代謝の活性化によって局所では減弱し，その結果術後７日目において M2 マクロファー

低酸素を生じることが知られているので，これも TRPA1

ジ数が有意な低値を示した。
すなわち，TRPA1 は組織酸素濃度変化や起炎性物質をを活性化する可能性がある。そこで今回は，炎症反応における TRPA1 の役割を解明することを目的とした。

検出して炎症反応の進展を促進的に制御しているもの

足底への外科的侵襲による組織障害モデルマウスをと考えられた。TRPA1 は全身性には高酸素呼吸抑制を介使用して，炎症反応の進展を術後 1〜7 日間に渉り調べして炎症反応の惹起を予防するが，炎症反応の原因が生た。組織障害の翌日において TRPA1 欠損マウスでは壊じてしまった後では局所低酸素をトリガーとして炎症

死組織の除去に関わる多形核好中球の組織への遊走が反応を促進するという，実に都合の良い二面性を有した

有意に減弱しており，そのメディエーターである IL-1 の酸素センサーであると考えられた。

（15）Characterization of TRPA1 from disease vector mosquitoes
Tianbang LI 1,2,3，Claire T. SAITO 2,3，Shigeru SAITO 1,2,3，Makoto TOMINAGA 1,2,
（1Department of Physiological Sciences, SOKENDAI，
2Division of Cell Signaling, National Institute for Physiological Sciences (NIPS)，

3Thermal biology group, Exploratory Research Center on Life and Living Systems (ExCELLS)）

Mosquitoes have long been recognized as crucial vectors forvector mosquitoes, and several TRPA1 variants were identified.

transmission of malaria and other epidemic diseases in tropical

14 amino acids were shown to be added at the N-terminus ofand subtropical areas. Transient receptor potential channel,

TRPA1B, which profoundly affected channel activity.

subfamily A, member 1 (TRPA1) channel of mosquito plays

Mosquito TRPA1 thermosensitivity was found to vary, andan important role in nociception. However, physiological

CpTRPA1 was found to have a lower temperature threshold forcharacteristics

been

heat-evoked activation. Chemosensitivity of TRPA1 channels

systematically studied. Here, TRPA1 from Anopheles gambiae

revealed differences not only between variants but also among(Ag), Anopheles stephensi (As), Aedes aegypti (Aa) and Culex

orthologues. Finally, we discovered three novel mosquito

pipiens pallens (Cp) were investigated. Responses of mosquito

TRPA1 agonists. Better understanding of functional properties

TRPA1 to heat or chemical stimuli were examined withof mosquito TRPA1 may inspire the design of control methods

calcium imaging and whole-cell patch-clamp recording.

for mosquito-borne diseases.

ofmosquito

TRPA1

have

not

Multiple TRPA1 channels have been cloned from disease394

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（16）毛様体平滑筋の収縮調節に関与する非選択性陽イオンチャネルと STIM/ORAI サブタイプ
宮津

基，高井

章（旭川医科大学 生理学講座・自律機能分野）

視覚遠近調節を司る毛様体筋は典型的な副交感神経

筋細胞を得ることが難しいことが制約となり，NSCCS の支配の平滑筋組織の一つである。この筋には，単位コン

分子実体の解明はなかなか進まなかった。われわれはコ

ダクタンスが 100 fS と 35 pS と大きく異なる 2 種類の非ラゲナーゼ処理と Percoll 密度勾配遠心分離によりウシ

選択性陽イオンチャネル（NSCCS と NSCCL）が存在し，毛様体筋組織から平滑筋細胞を高純度に取り出す方法

膜表面の M3 型ムスカリン受容体刺激に応じて開口する。

を開発した。それにより調整した単離筋細胞には STIM1，

そのうち，いわゆる store-operated Ca2+ channel 様の性質

STIM2，ORAI1，ORAI2 および ORAI3 が発現しているこを示す NSCCS については，安定的な視覚焦点合わせにとを確認している。 siRNA 法による実験をおこなった

重要な筋収縮持続相の維持に必要な細胞外からの Ca2+のところ，STIM1/ORAI2（または ORAI3）と NSCCS との流入経路として機能することが予想されてきた。しかし，関連を示唆する知見が得られた。

生理学的実験に供しうる十分な数の健常な単離毛様体（17）鳥類忌避剤 Pulegone による侵害受容性 TRP チャネル活性化
眞境名

梓 1，高橋賢次 1，斎藤茂 2，富永真琴 2，太田利男 1（１鳥取大学 農学部 獣医薬理，2 生命創成探究センター 温度生物学）

忌避剤はしばしば動物に対して不快感や侵害作用(痛解析により，低濃度 Plulegone は TRPM8 を，高濃度ではみ)を引き起こす。Pulegone はペニーロイヤルミントに含TRPM8 に加えて TRPA1 チャネルを活性化させることがまれる精油成分であり鳥類忌避剤として用いられてい分かった。このことは，avianTRP 遺伝子発現細胞を用いるが，その分子標的は明らかにされていない。知覚神経た実験によって確かめられた。更に，高濃度 pulegone はには種々の侵害受容性 TRP チャネルが発現しているこ

avianTRPM8 を抑制したが，avianTRPA1 を抑制しなかっとが知られている。そこで本研究では，ニワトリ知覚ニ

た。Pulegone をニワトリ足底内に投与すると疼痛関連行

ューロンに対する pulegone の作用について検討した。

動が引き起こされ，その行動は TRPA1 アンタゴニスト

Pulegone は，ニワトリ背根神経節(DRG)ニューロンにおによって抑制された。以上の結果から，pulegone による

いて，濃度依存性に[Ca2+]i を増加させ，その反応は用い

鳥類忌避作用の分子標的は TRPA1 であることが示唆さた濃度により二つのタイプに分類された。TRP チャネルれた。本研究は新たな忌避剤の探索に有用な情報を提供

選択的アゴニストとアンタゴニストを用いた薬理学的すると考えられる。

395

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（18）Ｘ線 1 分子追跡法と X 線輝点明滅法による TRPV1 の作動機構解析
藤村章子 1，三尾和弘 1，倉持昌弘 2，池崎圭吾 2，松原

賢 2，関口博史 3，久保泰 1，佐々木裕次 2（1 産総研先端オペランド計測 OIL，2 東京大学 新領域創成科学研究科，
3 高輝度光科学研究センター

SPring-8）

カプサイシンおよび熱刺激に対する TRPV1 の作動機た。さらに 50 ℃，∆t=2.0msec における χ は，WT はマイ

構解明を目的に，Spring-8 白色 X 線を用いた X 線１分子

ナス（－）側に，TRI はプラス（＋）側に確率分布の偏追跡法（DXT: Diffracted X-ray Tracking）と，新規に開発りが確認できた。カプサイシン刺激では，プラス（＋）

した単色 X 線輝点明滅法（Lab-DXB）を用いて１分子動への偏りが観測されており，分子応答の観点からはカプ態解明を試みた。DXT ではタンパク質を金ナノ結晶で標サイシンと温度刺激では異なる挙動が示された。実験室

識し，回折スポットの運動を 3 次元（傾斜(θ)，回転(χ)，

装置での分子運動解析を目的に，ピクセル輝度の自己相時間(t)）リアルタイム分析を行った。χ 軸ブラウン運動

関係数から分子揺らぎを導出する，単色 X 線輝点明滅法

は，カプサイシン用量依存的に増強され，回転方向につ（Lab-DXB: 輝点明滅法）を開発した。現在 100 ms 程度

いては異方性回転運動として検出された。熱刺激に関しのデータ取得まで可能で，細胞表面分子の計測も可能なては，野生型（WT）と熱応答性を欠損したトリプルミュ

ため，新しいス創薬クリーニング装置としても期待できータント（TRI: N629K/N653T/Y654T）の運動比較の結果，る。Lab-DXB を用いて，一過性発現させた TRPV1 のカ

WT の χ 値は TRI と比較して有意に高いことが確認でき

プサイシン応答データの取得にも成功した。

（19）心リモデリングにおける活性酸素の産生と TRPC3/6 チャネルの役割
小田紗矢香 1,2，冨田拓郎 1,2，西村明幸 1,2，西田基宏 1,2,3（1 生命創成探究センター（生理学研究所）心循環ダイナミズム創発研究部門，
2 総合研究大学院大学，3 九州大学

薬学研究院 創薬育薬研究施設統括室）

心臓は，一過的なストレスに対しては可逆的な形態変明であった。本研究で我々は，高血糖ストレスに曝され化により適応できるが，慢性的なストレスによる構造変たマウス心臓および初代ラット心筋細胞で，TRPC6 と化は不可逆的であり，最終的に機能不全に陥る。この不Nox2 の発現量の間に逆相関の関係を見出した。1 型糖尿可逆的な心リモデリングには，異常な Ca2+シグナルと活病を発症した TRPC6 欠損マウスでは，野生型と比較し性酸素種（ROS）の産生が関与することが知られていた心機能の顕著な低下および尿・心臓における酸化ストレが，その分子機構は明らかにされていなかった。我々はスの増加が観察された。HEK293 細胞に TRPC3/6 両者を

最近，機械的ストレスにより惹起される心リモデリング

Nox2 と共発現させると，TRPC3/6-Nox2 三者複合体が形に，transient receptor potential canonical (TRPC) 3 と NADPH

成され，TRPC3 による Nox2 の発現上昇が抑制された。

oxidase (Nox) 2 の機能連関が関与することを明らかにし以上から，TRPC6 は TRPC3-Nox2 機能連関を負に制御た。しかし，TRPC3 と類似した構造および活性化機構をし，過剰な酸化ストレスの上昇を防ぐ役割を有すること

もつ，TRPC6 の TRPC3-Nox2 機能連関における役割は不が示唆された。

396

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（20）マウス慢性脳低灌流モデルにおける TRPM2 の病態生理学的役割
宮之原遵 1，抱将史 1，永安一樹 1，森泰生 2，白川久志 1，金子周司 1（1 京都大学 薬学研究科 生体機能解析学，
2 京都大学

工学研究科 合成･生物化学）

慢性的な脳低灌流状態は，加齢や動脈硬化，極度のス

れ，それらは TRPM2 遺伝子欠損マウスでは顕著に抑制

トレスなどにより生じ，そのような酸素/栄養供給不全がされていた。さらに，白質脳梁部における Iba1 陽性細胞

継続することで認知機能障害を伴う中枢神経疾患の発も減少していた。そこでミクログリアおよびマクロファ症リスクが高まることが知られているが，その病態メカージの阻害薬であるミノサイクリンを投与したところ，

ニズムには不明な点が多い。そこで本研究では，脳や免対照群と比較して認知機能障害は抑制された。また，末疫担当細胞に豊富に発現する TRPM2 に着目し，その病梢骨髄を GFP 標識したキメラマウスにおいて BCAS 処

態生理学的役割について検討を行った。マウス慢性脳低置を行ったところ，脳梁部に集積した Iba1 領域は GFP

灌流モデルは，微小金属コイル装着による両側総頚動脈を共発現しなかったことから，Iba1 陽性細胞は末梢由来

狭窄 (BCAS) を行うことにより作成した。BCAS 処置 28

ではなく，脳常在性のミクログリアであることが示唆さ日後において血液脳関門の軽度な破綻および ROS 産生れた。以上の結果から，ミクログリアに発現する TRPM2が観察されたが，海馬病変は認められなかった。一方，が慢性脳低灌流に伴う認知機能障害の病態に関与する

白質傷害および認知機能障害が野生型マウスで惹起さことが明らかとなった。

（21）スフィンゴシン-1-リン酸誘発アストロサイト活性化機構における TRPC6 を介した
Ca2+シグナリングの寄与
白川久志，勝本るみ，藤田沙也香，永安一樹，金子周司（京都大学 薬学研究科 生体機能解析学）
スフィンゴシン-1-リン酸 (S1P)は血中に豊富に存在す

続く持続的な細胞内 Ca2+濃度上昇が Ca2+イメージング法

る生理活性脂質であり，S1P1-S1P5 の特異的な GPCR をにより観察され，その応答は S1P2 受容体阻害薬 JTE013，

介して標的細胞の増殖，生存，遊走，サイトカイン産生

S1P3 受容体阻害薬 CAY10444，非選択的 TRPC チャネルなど多様な細胞機能を制御する。S1P により活性化され阻害薬 Pyr2 で抑制された。さらに，多面的な作用を有す

るシグナル経路の一つに Ca2+応答があるが，脳内に最もるケモカイン CXCL1 の遊離が S1P 投与により惹起され，豊富に存在するグリア細胞であるアストロサイトにおそれは JTE013，CAY10444，Pyr2，MAPK 阻害薬，TRPC6

ける S1P 誘発 Ca2+応答の詳しい機序は明らかにされていノックダウン等により有意に抑制された。以上の結果よなかった。そこで本研究では S1P 誘発 Ca2+応答とそれにり，S1P はアストロサイトにおいて Gq 型 GPCR である

続くアストロサイト活性化における TRPC チャネルの関S1P2，S1P3 を活性化させ，TRPC6 を介して流入した Ca2+

与について検討した。S1P (1 μM) をラット大脳皮質由来

シグナリングにより CXCL1 の産生・遊離が促進される培養アストロサイトに投与したところ，一過性とそれにと考えられる。

397

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（22）TRPM4 channel is involved in cellular damage caused by simulated ischemia-reperfusion injury:
study of human iPSC-derived cardiomyocytes
Chen Wang，Heng Wei，Keiji Naruse，Ken Takahashi（Department of Cardiovascular Physiology, Graduate School of Medicine, Dentistry, andPharmaceutical Sciences, Okayama University）
The transient receptor potential melastatin-4 (TRPM4) is aof hiPSC-CMs detected by MTT assay and contractility

subtype of TRP channel. We previously reported that TRPM4

analysis. Exposure to 750 μM-hydrogen peroxide, which ischannel was participated in myocardial ischemia-reperfusion

another simulated condition of I/R, resulted in similar damage(I/R) injury using rats. In this study, we investigated possibleof hiPSC-CMs. However, pretreatment with 9-Phenonthrol, ainvolvement of TRPM4 channel in I/R injury in human by

specific blocker of TRPM4 channel, effectively protected the

cardiomyocytes derived from human induced pluripotent stem

hiPSC-CMs from the damage caused by the simulated I/Rcells (hiPSC-CMs). Application of 22 h-hypoxia (2%-oxygen)

injuries. These results suggested that TRPM4 channel may befollowed by 2 h-reoxygenation, which mimicked I/R injury,

involved in the pathogenesis of cardiac I/R injury also incaused declined cellular viability and myocardial contractility

human.

398

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

12．食欲・食嗜好の分子・神経基盤研究会（食欲・食嗜好研究会）
2018 年 6 月 2 日－6 月 3 日
代表・世話人：佐々木努（群馬大学生体調節研究所）

所内対応者：箕越靖彦（生殖・内分泌系発達機構研究部門）（１）霊長類の食嗜好と味覚受容体
今井啓雄（京都大学霊長類研究所）（２）霊長類味蕾・消化管オルガノイドを用いた栄養センサー細胞の解析
岩槻健（東京農業大学）（３）求心性迷走神経を介した摂食亢進作用機序の解明を目指して
岩崎有作（京都府立大学）（４）Appetite control in C. elegans
Young-Jai You（名古屋大学）（５）Hypothalamic neuronal circuits regulating hunger-induced taste modification
傅欧（東京大学）（６）脂質と摂食
酒寄信幸（福島県立医科大学）（７）食行動の学習と嗅覚
築田靖崇（高知大学）（８）脂肪酸伸長酵素 Elovl6 と嗅覚役割
志村拓哉（筑波大学）（９）若年女性における口腔内脂肪酸感受性および脂肪酸受容体の月経周期性変化における女性ホルモンの影響
山内優歩（奈良女子大学）（10）ビタミン C 欠乏についての報告
安尾敏明（朝日大学）（11）混合味溶液の識別と神経山村知暉（朝日大学）（12）Translational tool としてのスクロース嗜好性テスト
山中

創（京都大学霊長類研究所）（13）中脳辺縁系ニューロンの GABAB 受容体シグナルによる高脂肪食摂取調節機構の解明
恒川

卓（名古屋大学）（14）味覚性･嗅覚性新奇恐怖の表出と扁桃体
篠原恵介（大阪大学）（15）味覚嫌悪反応の神経基盤の解明に向けて
田中大介（東京医科歯科大学）（16）エストロゲンによる糖溶液嗜好性の変化とエネルギー摂取調節飯田久瑠美（奈良女子大学）（17）CRF ニューロンと摂食調節
堀尾修平（生理学研究所）（18）SIRT1 とアルコール嗜好性
松居 翔（群馬大学）

399

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（19）脳における血中 LPS 感知
森田-竹村晶子（奈良県立医科大学）（20）生育温度による食嗜好性変動の検証
末武綾子（東京海洋大学）（21）ゼブラフィッシュにおける食欲関連因子に関する研究
林風咲子（東京海洋大学）（22）視床下部分泌性小タンパク質 NPGL によるエネルギー代謝調節作用
浮穴和義（広島大学）（23）食嗜好に関与する日本人ゲノムワイド関連解析
五十嵐麻希（東京大学）（24）無意識の視覚的食刺激に伴う脳活動と日常の食行動との関係
高田勝子（大阪市立大学）【参加者名】
Sohyun Ahn（名古屋大学），Young You（名古屋大学），

田靖崇（高知大学），恒川

青柳守紘（ハウス食品グループ本社㈱），飯田久瑠美（奈和（京都府立医科大学），長阪玲子（東京海洋大学），

良女子大学），五十嵐麻希（東京大学），池田弘子（星中澤和雄（豊橋技術科学大学），中村文哉（アサヒグル

薬科大学），石田梨佳（大阪市立大学），糸井川壮大（京ープホールディングス㈱），中村明朗（長谷川香料㈱），都大学），伊藤禎浩（名古屋大学），稲葉明彦（東京農成川真隆（東京大学），野木康子（味の素㈱），服部里業大学），今井啓雄（京都大学），岩崎有作（京都府立奈（八千代病院），林大学），岩槻

紗（京都大学），坂野僚一（名古屋大学），檜山武史（基健（東京農業大学），植田大暉（星薬科

卓（名古屋大学），中島久風咲子（東京海洋大学），林美大学），上田修平（名古屋大学），浮穴和義（広島大学），

礎生物学研究所），福島

牛田一成（中部大学），浦田朋実（東北大学），大栗弾

福原正太（京都府立医科大学），藤原万櫻（名古屋大学），宏（サントリー食品インターナショナル㈱），郭牧野芽以（名古屋大学），益田勝吉（サントリーグロー（名古屋市立大学），傅婷婷篤（聖マリアンナ医科大学），

バルイノベーションセンタ㈱），松居欧（東京大学），加藤直樹（ア翔（群馬大学），

サヒグループホールディングス㈱），亀本佳世子（帝京松坂大学），鴨井享宏（ハウス食品グループ本社），小堀雄明（サッポロホールディングス㈱），溝口 暁（名古屋貴（高砂香料工業㈱），近藤高史（味の素㈱），酒寄信

大学），宮本崇史（筑波大学），宮本理人（徳島大学），

幸（福島県立医科大学），硲

村上太郎（至学館大学），森木

哲崇（朝日大学），佐々賢（筑波大学），松村成暢（京都大学），丸山弘紀之（同志社女子大学），

努（群馬大学），佐藤貴弘（久留米大学），篠原恵

森田-竹村晶子（奈良県立医科大学），森本恵子（奈良女

介（大阪大学），柴田諒祐（日本製粉㈱），清水愼太郎子大学），柳沼裕史（名古屋大学），安尾敏明（朝日大（ハウス食品㈱），志村拓哉（筑波大学），新谷隆史（基学），八十島安伸（大阪大学），山内優歩（奈良女子大

礎生物学研究所），末武綾子（東京海洋大学），杉山摩学），山口正洋（高知大学），山岸愛実（星薬科大学），

利子（名古屋大学），鈴木未宇（八千代病院），鈴木亮

山下敦子（岡山大学），山中子（基礎生物学研究所），髙木博史（名古屋大学），高暉（朝日大学），吉川貴仁（大阪市立大学），米持奈央

田勝子（大阪市立大学），鷹股亮（奈良女子大学），

美（星薬科大学），菊地晶裕（生理学研究所），近藤邦啓吾（名古屋大学），田中大介（東京医科歯科大学），生（生理学研究所），中島健一朗（生理学研究所），堀滝
田中

都（名古屋大学），谷田亮太（至学館大学），築創（京都大学），山村知尾修平（生理学研究所），箕越靖彦（生理学研究所）【概要】
子・神経基盤研究会が 6/2-3 に岡崎カンファレンスセン「食欲・食嗜好」をテーマに，多分野からの研究者を集めた学際的な研究会として，第３回食欲・食嗜好の分

ターで開催された。

400

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

分野横断的に集まった参加者（合計 92 名。アカデミア

た。特に，ポスターボードをコーヒーブレイク会場に設置

76 名，産業界 13 名，その他 3 名）が，unpublished data

し，休憩時間にもディスカッションが続く仕掛けが奏功し，を中心とした 24 演題（11 の口頭発表と 13 のポスター発

発表・ブレイクの両方の時間帯に活発なディスカッション表）に対して様々な観点から議論を行った。十分に討論が展開された。

時間を確保し，通常の学会よりも多くの質疑応答が活発

印象としては，若い研究者の参加が増えており，「学になされた。また，参加者全員にプロフィールを作成し術領域の派閥を感じない，自由で，若い研究者が生き生てもらい，事前配布を行った。その結果，発表者以外のきと発表できる環境」の提供に成功した。演題も完全に強みとニーズのマッチングが可能となった。

公募にしながら，会を重ねるごとに研究会の質が向上していることが伺われた。

本年度は，サルやヒトさらには魚類などを対象とする研究者も参加・発表を行った。これまでの研究会では，参加をオープンにし，毎回新しい切り口の研究者が流げっ歯類でのメカニズム解析にやや偏重していたが，よ入する存在意義の非常に高い会になってきている。また，り広い生物学領域への発展を期待させる演題となった。

質・量ともに新たな学術領域の創生の礎となる研究会に各セッション間の休憩時間を十分に確保（各 30 分）し，発展してきた。来年度は研究会と学術領域をさらに発展させるべく，改善策を準備したい。

演者への追加質問や，参加者間の情報交換などに活用され（1）霊長類の食嗜好と味覚受容体○今井啓雄 1，Laurentia Purba 2，西栄美子 1，Kanthi Widayati 2，橋戸南美 1,3，

早川卓志 1，糸井川壮大 1，林

美紗 1，Bambang Suryobroto 2（1 京都大学霊長類研究所，2 ボゴール農科大学，3 現中部大学）

我々は，様々な霊長類を対象に味覚受容体機能のヒト

霊長類はある苦味に対しても（3）甘味に対してもほとんとの相違点・類似点を明らかにすることにより，種特異

ど応答を示さない。これらの結果は，味覚受容体の機能的な食性の進化や，その知見のヒトへの応用の可能性をが進化の過程で変化し，食性に影響を与えていることを検討している。その結果，生息地域や食性の異なる霊長示している。味覚受容体の機能変異は地域特異的にも起類はそれぞれ異なる味覚を持つことが明らかになってこり（5），食文化にも影響を与えうる。さらに舌以外にきた(1-4)。具体的には，ニホンザルはある苦味に対して発現している味覚受容体について，モデルとなり得るマはヒトよりも鈍感である（1）が，ある甘味に対しては逆ーモセット等（6）の最近の知見を共有し，その機能につに敏感である（2）ことを示した。また，葉食に特化した

いても議論を深めたい。

（2）霊長類味蕾・消化管オルガノイドを用いた栄養センサー細胞の解析○岩槻

健 1，今井啓雄 2（1 東京農業大学，2 京都大学霊長類研究所）

消化管や味蕾には栄養素や味を感じるセンサー細胞が我々はこれまでに，げっ歯類において味細胞や消化管存在し，効率よく栄養素を取り込みエネルギー源の獲得にの３次元培養系であるオルガノイド培養系を導入し，こ役立っている。しかしながら，消化管上皮細胞や味細胞を

れらの細胞や組織の機能について in vitro にて解析してin vitro において培養することは困難であったことから，いる。最近では，霊長類にて消化管および味蕾オルガノ

センサー細胞についての基礎的理解が遅れていた。

イドを作製することに成功した。栄養センサー研究で霊401

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

長類を扱うメリットは大きく，これまでげっ歯類では解本研究会では，霊長類オルガノイドを使い，味細胞の析し得なかったうま味物質やアスパルテームなどの甘味物質への応答実験や消化管内分泌細胞への分化誘導

味料の解析が可能となっている。また，げっ歯類には存系構築について紹介する。また，実際にオルガノイドを在しないホルモンもあり，霊長類由来の細胞を扱うこと

作製・維持する際の課題などについても議論したい。

で霊長類独特の研究が期待されている。

（3）求心性迷走神経を介した摂食亢進作用機序の解明を目指して○岩崎有作 1,2，仙度光麻 2，矢田俊彦 2,3（1 京都府立大学，2 自治医科大学，3 関西電力医学研究所）
これまでは過食・肥満・糖尿病の予防，改善研究が多ニストのジアリルトリスルフィド（DATS）の経口投与は，くされてきた。一方，食欲不振も大きな健康問題を惹起

求心性迷走神経内の pERK1/2（活性化マーカー）発現をする初期段階であり，この改善は重要であるが，現段階上昇させ，摂食を亢進させた。この摂食亢進は求心性迷で有効な治療薬は無い。本研究は，求心性迷走神経を介

走神経遮断により消失した。DATS の求心性迷走神経へした摂食亢進機構の解明し，摂食不振治療に対する介入の直接作用を単離シングルニューロンの細胞内 Ca2+濃度点としての求心性迷走神経の意義を明らかとすること

測定で検討すると，DATS は満腹ホルモン（コレシスト

を長期的目的とする。

キニンやオキシトシン）に応答するニューロンサブクラ

香辛料には経験的に食欲増進作用があるとされていスとは異なる新規サブクラスを活性化した。以上より，

るが，その科学的根拠は乏しい。我々は，多くの香辛料

求心性迷走神経には食欲亢進系の求心性迷走神経新規に共通に含まれる Transient Receptor Potential A1 (TRPA1)

サブクラスが存在すること，そして，TRPA1 アゴニスト

アゴニストをマウスに経口投与すると摂食量を亢進さによるこの神経サブクラスの活性化が摂食量を増加させることを発見した。ニンニクに含まれる TRPA1 アゴ

せることが示唆された。

（4）Appetite control in C. elegans
Young-Jai You（名古屋大学）
Feeding is essential to all animals so the fundamental aspects

C. elegans. We have previously showed that C. elegans exhibitsof feeding behavior and its regulation have to be conserved.

conserved hunger and satiety behaviors. Also we found that

Many animals change their feeding behavior based on the pastwhen food is present, a pair of head sensory neuron is activatedexperiences and nutritional or developmental needs. Hungry

and promotes satiety quiescence via the canonical TGFβ

animals leave safety to seek food. Satiated animals stop seeking

pathway and cGMP pathway, identifying the neural component

food and often rest. They avoid food that had made them sickof feeding circuitry. Satiety also depends on fat metabolism

before. Animals control feeding behavior by integrating multiple

mediated by the SREBP-SCD pathway potentially via nuclear

internal and external cues. Misregulation of this process causes

receptors, suggesting the input from fat to feeding circuitry.
In addition, we found that an aversive cue suppresses theseveral disorders from anorexia to obesity.
We study the feeding circuitry and molecular mechanisms by

sensation of a nutrient cue. The aversive cues are important for

which multiple cues are integrated and the proper feeding

animals’ survival. Indeed, amygdala of mammalian brain

behavior is chosen, using the simple yet powerful genetic model

projects significant input to hypothalamus, suggesting that the402

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

feeding circuitry not only integrates inputs of metabolic demand

override metabolic demands. This branch of research will

but also of the safety of the food. We are currently investigating

provide an insight into another fundamental question of how athe neuro-molecular mechanisms by which aversive cues

brain makes a decision when conflicting cues are present.

（5）Hypothalamic neuronal circuits regulating hunger-induced taste modification○傅

欧 1,2，三坂

巧 1，中島健一朗 2（1 東京大学，2 生理学研究所）
味覚は食物の価値の判断基準として機能する。この基られた味覚の変化を引き起こすことが明らかになった。

準は一定ではなく栄養状態に応じて変化することが報

免疫組織学的解析により AgRP 神経が LH のグルタミ

告されているものの，その調節機構は不明である。そこ

ン酸作動性神経(Vglut2 神経)への接続が示唆されたことで本研究では，空腹に伴う味覚の変化を制御する神経メから，DREADD を用いた抑制実験により Vglut2LH 神経

カニズムの解明を行った。

の味覚への影響を評価した。その結果，この神経を抑制
すると空腹時と同様の味覚の変化が誘導された。

まず，マウスにおける空腹時の味覚感受性を測定した

次に Vglut2LH 神経の投射先を検証したところ，外側

ところ，通常時と比べ甘味感度が高まり，苦味感度が低

中隔核(LSI)，背側前核(AD)，外側手綱核(LHb)が主要部下することがわかった。
視床下部弓状核に存在するアグーチ関連ペプチド産位であった。そこで，DREADD を用いた経路選択的な抑生神経（AgRP 神経）は空腹時に興奮し，脳内の様々な部

制実験を行ったところ，甘味は LSI 特異的に，苦味は LHb

位に抑制性の入力を与えることで摂食を誘引する。そこ

特異的に調節された。

で，光遺伝学を用いた AgRP 神経の経路選択的な活性化

以上より，空腹時に生じる味覚の変化は AgRP 神経をを行い，味覚感受性を評価した。その結果，外側視床下

起点に，Vglut2LH 神経を介して味ごとに異なる経路で調部（LH）への投射経路の活性化が生理的な空腹状態で見節をうけることが明らかになった。

（6）脂質と摂食○酒寄信幸 1,2，小林和人 1（1 福島県立医科大学，2 日本学術振興会特別研究員）

現代社会における肥満人口の増加は著しく，その重要いる。興味深いことに，肥満人口の増加と食の高 n-6/低な要因としてジャンクフードなどの嗜好品を快楽のたn-3 化との間には正の相関があり，高 n-6/低 n-3 食摂取がめに過剰摂取してしまうことが挙げられる。しかしどの肥満を増加させる一因である可能性が示唆されている。

ような生活環境によって嗜好品の摂取が制御されるか

本研究では，肥満の増加と高 n-6/低 n-3 食の拡大とのについては解明が遅れており，地球規模で増加する肥満因果関係を解明するため，マウスにコントロール飼料まの原因たる環境因子の同定は社会的急務である。

たは高 n-6/低 n-3 飼料を投与し，高嗜好性飼料に対する多価不飽和脂肪酸（PUFA）は主要な脂質の一つであり，

摂餌行動，および摂餌行動の神経基盤として腹側被蓋野

n-6 と n-3 に分類される。現代の多くの国々では n-6 PUFA

におけるドパミン作動性ニューロンに着目し組織学的を豊富に含む調理油の摂取増加や n-3 PUFA を豊富に含解析などを行っている。研究会では我々の最新データをむ魚類の摂取不足が見られ，高 n-6/低 n-3 食が拡大して発表したい。

403

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（7）食行動の学習と嗅覚
築田靖崇（高知大）
食行動と嗅覚には密接な関係があり，食べ物の匂いは食り，その受容体には１型と２型が存在する。食行動など匂行動を誘導する。嗅覚に関わる脳領域の中で，“嗅結節”

いに対する誘引時には前内側ドメインのドーパミン受容は匂いのモチベーション行動の学習に寄与していると考体１型発現ニューロン（D1 ニューロン）が活性化されるえられる。匂いと報酬を結びつけて学習させるとマウスはため，D1 ニューロンに Cre recombinase を発現するマウス

その匂いに誘引され，嗅結節の前内側ドメインが活性化さと Cre 依存的にトキシンを発現するウイルスを用いて，生れる。匂いと侵害刺激を結びつけて学習させるとマウスは

後 2-4 週の離乳期において嗅結節前内側ドメインの D1 ニ

その匂いを忌避し，嗅結節の外側ドメインが活性化される。

ューロンの細胞除去を行った。生後４週目に母親から離し新生仔の離乳は食行動の発達および新たな食べ物の学て餌（ペレット）のみを与えたところ，ペレットの摂食行習の典型であり，マウスでは生後 2-4 週の間に行われる。

動を示し体重も増加したがコントロールマウスに比較しそして嗅結節の構造的機能的発達も，離乳期と同時期に起て体重の増加率の低下傾向が見られた。このことから，離こる。そこで，嗅結節の発達が離乳にどのような役割をも乳期における嗅結節の発達は新たな食べ物の摂食行動をつのかを検討した。嗅結節はドーパミンの投射を受けてお適切に調節していることが示唆された。

（8）脂肪酸伸長酵素 Elovl6 の嗅覚における役割○志村拓哉，松坂【目的】脂肪酸伸長酵素 Elovl6 は炭素数（C）12-16 ま賢，大野博，宮本崇史，島野仁（筑波大学）

トロールマウスに対して嗅覚テストとして餌探索試験，

での飽和・一価不飽和脂肪酸を基質とし，C18 のステアリ

嗅覚検出試験，嗅覚識別試験を行った。

ン酸およびバクセン酸を合成する。我々は，Elovl6 欠損マ【結果】 NKO マウスではコントロールマウスと比べウスはショ糖嗜好性が亢進することを見出し，一昨年度のて嗅球 PV 陽性介在ニューロンの減少が認められた。

本研究会で報告した。本研究では，ニューロン特異的

NKO マウスは匂いの識別能力に異常は認められなかっ

Elovl6 欠損 (NKO) マウスを用いて，食の嗜好性を形成す

たが，匂い対する検知能力が低下した。
【結語】本研究の結果から，Elovl6 は嗅球 PV 陽性介

る上で重要な嗅覚における Elovl6 の役割を解析した。
【方法】 NKO マウスおよびコントロールマウスの嗅在ニューロンの維持に重要であり，脳における Elovl6 の球の切片を作製し，嗅球介在ニューロンのマーカーであ減少が嗅覚機能の低下を引き起こす可能性が示唆される tyrosine hydroxylase (TH)，calbindin (CB)，parvalbumin

た。ショ糖嗜好性と嗅覚の関連についても議論したい。

(PV)の免疫染色を行った。また，NKO マウスおよびコン（9）若年女性における口腔内脂肪酸感受性および脂肪酸受容体の月経周期性変化における女性ホルモンの影響○山内優歩，水上友里，上島恭子，鷹股亮，森本恵子（奈良女子大学）

目的：女性ホルモンは摂食量に影響を与える。近年，

腔内感受性や脂肪嗜好性との関係が注目されている。そ

口腔内脂肪酸受容体の存在が明らかとなり，脂肪酸の口こで本研究では，健康な若年女性を対象に，口腔内脂肪404

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告(ER)α・β の mRNA レベルを分析した。

酸閾値，脂肪嗜好性，脂質摂取量，口腔内脂肪酸受容体における月経周期性変化および血中女性ホルモン濃度

結果：口腔内のオレイン酸閾値は月経期，黄体後期にとの関係を検討した。方法：月経周期が規則的な女子大比べて排卵前期で低値を示し，感受性が増加するという学生を対象に，月経期，排卵前期，黄体中期，黄体後期

月経周期性変化が認められた。また，頬粘膜の脂肪酸受の４期に実験を行った。オレイン酸を用いた全口腔法・容体 mRNA レベルにおいても月経周期性変化が見られ，

３肢強制選択法により，脂肪酸検知閾値を測定した。まERαmRNA レベルとの間に相関関係が認められた。

た，食物油添加スープを用いた脂肪嗜好性の評価，自由

結語：若年女性においてエストロゲンは口腔内におけ摂食による脂質摂取量の測定，実験日前後の食事調査をる脂肪酸受容体発現を介して，脂肪酸の味の感受性に影実施した。加えて，血漿エストロゲン・プロゲステロン

響を与える可能性が示唆された。

濃度，頬粘膜の脂肪酸受容体およびエストロゲン受容体（10）ビタミン C 欠乏についての報告○安尾敏明，山村知暉，諏訪部武，硲

哲崇（朝日大学）

超高齢社会を迎えた近年，介護の現場で，高齢者の微量に興味を持ち，行動学的及び神経科学的研究を行ってきた。

栄養素不足が問題となってきており，味覚や食に対する嗜本発表では，
微量栄養素の欠乏が末梢味覚器の味覚受容好性が微量栄養素の充足度にどのように影響を与えてい機構に影響を与えているのかどうか，また，そのことが原るのか解明し，その理解に基づく新たな手段を確立するこ因で欠乏微量栄養素の摂取行動に影響を及ぼすのかどうとが急務となっている。しかしながら，微量栄養素の必要かを明らかにするために，ビタミンＣ欠乏動物を用いて，量は微量であるため，どのように動物はこれらの栄養素を鼓索神経応答解析，茸状乳頭味細胞における味覚関連分子

検知し摂取しているのか大きな謎となっている。発表者ら等の遺伝子発現量解析及び行動学的解析（48 時間二瓶選はこれまでビタミンなどの微量必須栄養素を欠乏した動択法による嗜好率の測定）を行ったので，その成果を報告物が，当該物質をどのように検知し，充足させているのかしたい。

（11）混合味溶液の識別と神経○山村知暉，安尾敏明，諏訪部武，硲

哲崇（朝日大学）

我々ヒトを初めとした動物が通常摂取しているのは，の含有物をどの程度まで識別できるのか，さらには，混

単一の味溶液ではなく，様々な味質の味溶液を含有した合味溶液に含まれる含有物の濃度変化が含有物の識別複合体であるはずである。しかしながら，動物が，混合にどう関与するのかについて行動学的手法を用いて検味溶液を与えられた時，それを含有物の単なる混合味質

討した実験結果を紹介した。本年度は，前回の報告ではと認識するのか，あるいは，含有物の性質を残さないま

十分に説明できなかった，味覚嫌悪条件づけの手法を用ったくユニークな味であると認識するのかについては，

いる限り，非条件づけ群も，リック数が少ないため識別

過去にもいくつかの報告があり一致した見解をみない。

性の検討が困難である嫌悪性の高い味溶液の識別性をそこで，我々は，昨年度の本会において，嗜好性の異なより明白にするために，我々が近年開発した手法を用いる複数の混合味溶液をラットに呈示した時，それらに対て行った実験結果を紹介するとともに，混合味溶液含有

する嗜好性が，単体味溶液が呈示された場合と比べて，物の識別に味覚神経（鼓索神経および舌咽神経）がどうどう変化するのかを調べるとともに，その混合味溶液中関与しているかも検討を試みたので発表したい。

405

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（12）Translational tool としてのスクロース嗜好性テスト
山中

創（京都大学霊長類研究所）

うつ病は高い生涯罹患率を有し，いまだその病因は不準の一つである「喜びの喪失」を反映した快感喪失行動明である。明確な検査方法がなく，精神障害の診断基準を調べるもので，げっ歯類を中心に実施されている。本は主に変容した行動タイプを基にしている。そのため，研究では SPT の霊長類への応用を検討することを目的

そのモデル動物の face validity（表面妥当性）評価には症とし，アカゲザルとマーモセットを対象にいくつかの実状と共通性の高い translational tool を用いる必要がある。

験を実施した。最初に，スクロース濃度－反応曲線を作

認知機能検査，イメージング法が translational tool として製し，濃度による摂取量や割合の違いを明確にした。さ知られているが，いずれも DSM などの診断基準には含らに，SPT の有効性を確認するために，薬剤惹起性うつまれていない。また，効率的なうつ病の表面妥当性評価

病モデルを用いて薬物投与に反応する個体が同定されには，解剖学的および生理学的にヒトに近縁な霊長類のた。このようなことから，本テストは霊長類モデルにお使用が必要不可欠である。しかし，診断基準に準じた霊

けるうつ様行動の表面妥当性を評価する可能性を持っ長類を対象とした行動評価方法はほとんど報告されてている。

ない。スクロース嗜好性テスト（SPT）はうつ病の診断基（13）中脳辺縁系ニューロンの GABAB 受容体シグナルによる高脂肪食摂取調節機構の解明○恒川 卓，坂野僚一，柳沼裕史，滝 啓吾，溝口 暁，杉山摩利子，高木博史，伊藤禎浩，有馬 寛（名古屋大学）を作成して，HFD を投与し野生型マウス（WT）と摂食【背景】報酬系に基づく摂食行動調節では中脳腹側被量および体重について比較検討した。

蓋野から線条体・側坐核へ投射するドーパミンニューロ
ンが中心的な役割を果たす。高脂肪食（HFD）の摂取は【結果】HFD の継続投与による体重および摂食量の増脳内報酬系の機能異常を来し過食の要因となることが

加，もしくは baclofen 投与による摂食量および体重の減報告されている。我々はこれまでに GABAB 受容体アゴ

少は，WT と DKO もしくは SKO マウス間で有意差を認ニストの baclofen が抗肥満作用を示すことを動物実験おめなかった。一方，HFD の間欠投与において SKO は WT

よび肥満患者の臨床試験で明らかにしたが，詳細な機序と比較して HFD 摂取量が増加した。また，baclofen 投与については未解明である。

は WT で HFD 摂取量を減少させたが，DKO および SKO
では摂取量を減少させなかった。

【目的】HFD 摂取における中脳辺縁系ニューロンの【結語】中脳辺縁系ニューロンの GABAB 受容体シグ

GABAB 受容体シグナルの役割を明らかにする。

ナルは報酬系による HFD の摂食行動を抑制する可能性【方法】Cre-loxP システムを用いてドーパミンニュー
ロン特異的 GABAB 受容体欠損マウス（DKO）および線が示唆された。

条体ニューロン特異的 GABAB 受容体欠損マウス（SKO）

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（14）味覚性･嗅覚性新奇恐怖の表出と扁桃体○篠原恵介，八十島安伸（大阪大学）
動物は初めて経験する飲食物が生得的に好ましい味

理食塩水を投与した統制群では飲水訓練最終日での飲であってもその摂取を控える傾向にある。この現象は食水量と比べて味溶液摂取量は少なく，味覚性新奇恐怖を物新奇恐怖と呼ばれる。本研究では，ラットを対象に神示した。一方，ムシモール投与群ではそのような味溶液

経活動を一時的に抑制する GABAA 受容体作動薬ムシモ

摂取量の減少は見られず，飲水訓練最終日の飲水量と同ールの扁桃体基底外側核 (BLA) への脳内投与が食物の程度の摂取量であった。その後，同様の手続きで匂い溶

味や匂いに対する新奇恐怖に与える影響を検討した。実

液を呈示したところ，統制群では初回呈示時の摂取量が験では，味溶液として 0.5%サッカリン溶液，匂い溶液と飲水レベルを下回っており，嗅覚性新奇恐怖を示した。

して 0.15%ベンズアルデヒド溶液を用いた。18 時間絶水

しかし，味溶液と異なり，呈示直前のムシモール投与に下のラットに蒸留水を 20 分間呈示する飲水訓練を行い，よる摂取量の変化は示されなかった。これらの結果は，飲水量が安定した後に，蒸留水の代わりに味溶液を呈示

味覚性新奇恐怖の表出には BLA の働きが関与する一方するテストを実施した。呈示の直前に両側 BLA 内にムで，嗅覚性新奇恐怖の表出には BLA とは異なる脳領域

シモール，または生理食塩水を投与した。その結果，生が関与する可能性を示唆している。

（15）味覚嫌悪反応の神経基盤の解明に向けて○田中大介，李

樹生，迎

栞，田邊

勉（東京医科歯科大学）

摂食により引き起こされる主観的な不快体験の強度

fos 陽性細胞が有意に増加することが明らかになった。

は，口腔顔面などの動きを元に判定される味覚嫌悪反応

一般に，注目している特定の神経細胞について，そのの強度と高い相関を示すことが明らかになっている。味

入出力先や回路および行動レベルでの機能を調べる上覚嫌悪反応の神経基盤を明らかにするために，まず，最で，それら神経細胞の特異的な操作を可能にする遺伝学

初期遺伝子の一つである c-fos の発現を指標として，生的アクセス方法を確立することが重要である。我々は次

得的な嫌悪反応を誘導するキニーネ刺激，および獲得嫌に，IPAC の c-fos 陽性細胞への遺伝学的なアクセスを目

悪反応を誘導する，サッカリンに対する味覚嫌悪学習後

指し，c-fos-CreERT2 マウスを用いて，それら c-fos 陽性のサッカリン刺激，の両方の刺激で特異的に活動する脳細胞で特異的に遺伝子組換え反応を誘導することを試

領域を探した。結果，拡張扁桃体の一部である前交連後みた。結果，キニーネ刺激により IPAC で有意に組換わ

脚介在核 (The interstitial nucleus of the posterior limb of the

り細胞を誘導することが出来た。今後，これら細胞の入

anterior commissure; IPAC)では，両方の刺激で特異的に c-

出力先や機能を調べていきたい。

（16）エストロゲンによる糖溶液嗜好性の変化とエネルギー摂取調節○飯田久瑠美，金森好美，近藤沙也加，西村友里，鷹股亮（奈良女子大学）

エストロゲンは，摂食量（摂取エネルギー量）を減少さ調節へ及ぼす影響と，その作用機序の解明を目的とした。

せる一方，スクロース溶液摂取を増加させる。本研究では，卵巣摘出したラットに，estradiol（E2 群）またはコレス

エストロゲンによる快楽性糖摂取促進がエネルギー摂取

テロール（Veh 群）処置後，水と各種糖溶液の 2 ボトルを407

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

提示し，各溶液の摂取量，摂食量，体重を測定した。次に，

与により，エストロゲンのスクロース摂取量の促進効果はメスラットの実験１と同様の処置後，皮下に μ オピオイ

消失し，スクロース摂取時の総摂取エネルギー量は Veh 群

ド受容体拮抗薬のナルトレキソン塩酸塩（NTX）を 14 日と比べ E2 群で少なくなり，体重増加量も小さくなった。

間持続投与し，水と 10％スクロース溶液の 2 ボトル選択

また，E2 群でのみ，NTX 投与により糖溶液摂取後の側坐テストを行った。最終日に，2 時間のスクロース溶液自由核での c-Fos 発現が抑制された。以上より，エストロゲン摂取後，灌流固定を行い，側坐核の c-Fos 発現を観察した。

は快楽性糖摂取を促進し，糖摂取増加によりエストロゲン

E2 群は Veh 群と比べ，グルコース，スクロース溶液摂の摂食（エネルギー摂取）抑制作用は消失する。この作用

取量が有意に多く，これらの溶液を与えた時にはエストロに μ オピオイド受容体が関与する可能性が示唆された。

ゲンの総摂取エネルギー量抑制作用が消失した。NTX 投（17）CRF ニューロンと摂食調節○堀尾修平 1，山形

聡 2，小林憲太 1，加藤成樹 3，崎村建司 4，上山敬司 5，小林和人 3，箕越靖彦 1，井樋慶一 6（1 生理学研究所，2 弘前大学，3 福島県立医科大学，4 新潟大学，5 和歌山県立医科大学，6 東北大学）
脳内の CRF ニューロンが摂食調節に関与することがる。これらのニューロンは，特定の脳部位に投射する

従来から示唆されている。CRF ニューロンの存在部位とCRF ニューロンと考えられる。第３に，投射部位に Cｒ

して，視床下部室傍核，扁桃体中心核，分界条状核など

e 依存性に機能分子（テタヌストキシン）を発現する逆が知られている。今回，これらの CRF ニューロンの投射

行性ウイルスベクターを注入し，CRF ニューロン存在部部位を下記の方法により明らかする。第１に，CRF-Cre マ

位にその発現を調節する因子を発現させるためのウイ

ウスの室傍核などに，Cre 依存性に GFP と WGA を発現

ルスベクターを注入する。その結果，特定の CRF ニューするウイルスベクターを注入し，投射２次ニューロンをロンにのみ機能分子が発現するため，そのニューロンのWGA 発現により調べる。第２に，それらの投射部位に生理機能を調べることが可能になる。このような方法を

Cre 依存性に GFP を発現する逆行性ウイルスベクターを用いて，CRF ニューロンの投射経路とその生理機能を明注入し，脳内における GFP 発現ニューロンの分布を調べらかにすることが可能である。

（18）SIRT1 とアルコール嗜好性
○松居

翔，佐々木

努，河野大輔，橋本博美，小林雅樹，北村忠弘（群馬大学）【背景】我々は，SIRT1 が FGF21-オキシトシン系を促(OS-KO) マウスを作製し，アルコール嗜好性試験 (水 vs.

進し，炭水化物嗜好性を抑制することを解明した。アル

4%，8%，16%エタノール) を行った。また，SIRT1 活性

コール嗜好性も，炭水化物嗜好性と同様に FGF21 の制御化作用を持つレスベラトロールを C57BL/6 マウスに与を受けることが報告されている。そこで本研究では，

え (1 週間，2 週間)，アルコール嗜好性試験 (水 vs. 8%

SIRT1 によるアルコール嗜好性制御機構の解析を行った。

エタノール) を行った。

【方法】神経特異的 SIRT1 過剰発現 (NS-OE) マウス【結果】NS-OE マウスは，4%，8%，16%エタノールにを作製し，アルコール嗜好性試験 (水 vs. 4%，8%，16%

対する嗜好性の低下を示した。OS-OE マウスは，8%，エタノール) を行った。次に，オキシトシンニューロン

16%エタノールに対する嗜好性の低下を示した。他方，

特異的 SIRT1 過剰発現 (OS-OE) およびノックアウト

OS-KO マウスは，4%，16%エタノールに対する嗜好性の408

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

上昇を示した。また，2 週間のレスベラトロール摂取は，【結論】SIRT1 は，オキシトシンを介してアルコール

マウスの 8%エタノールに対する嗜好性を低下させた。

嗜好性を低下させる可能性が示唆された。

（19）脳における血中 LPS 感知○森田-竹村 晶子 1，中原一貴 1，長谷川-石井 さなえ 2，石西綾美 1，
辰巳晃子 1，奥田洋明 3，田中達英 1，和中明生 1（1 奈良県立医科大学，2 杏林大学, 3 金沢大学）

エンドトキシンが血中に入ると，発熱や摂食量および説を立てて検証した。末梢では，LPS 前投与で二度目の飲水量の低下といった，様々な脳を介した疾病行動が生LPS に対するマクロファージの IL-1β 発現が低下するこじるが，エンドトキシンの投与によりその後のエンドトとから，脳弓下器官のマクロファージ・ミクログリアに

キシンに対する疾病行動が減弱する現象「エンドトキシ着目した。マウスに LPS を投与すると，脳弓下器官の血ン耐性」のメカニズムは不明である。脳の中でも血液脳管周囲マクロファージ様細胞に IL-1β の高い発現が認め

関門を持たず，摂食飲水制御に関与するといわれているられた。このマクロファージ様細胞は末梢由来であった。

脳弓下器官は，エンドトキシン LPS の受容体を持ち，血一方，LPS 投与後の摂餌量及び飲水量低下といった疾病

中の LPS に対していち早く炎症性サイトカイン IL-β を行動が減弱し，エンドトキシン耐性の確立が確認できた

産生することから LPS を感知する脳部位の一つと考えマウスでは，2 度目の LPS 投与後，脳弓下器官におけるられている。さらに，同部位特異的に IL-1β 受容体を阻IL-1β 発現が低下した。以上の結果を総合すると，エンド害すると発熱が起きないことが分かっている。本研究でトキシン耐性マウスでは，脳弓下器官の末梢由来マクロは，エンドトキシン耐性時にこの脳弓下器官におけるファージによる IL-1β 発現低下が，疾病行動の減弱に繋LPS 下流のシグナリングが下方制御されているという仮がっている可能性がある。

（20）生育温度による食嗜好性変動の検証○末武綾子，中地はづき，長阪玲子（東京海洋大学）
一昨年の本研究会において，我々は生育温度の変化がその結果，生育温度の違いによって 120 分後の嗜好性

マウスの嗜好性に影響を及ぼすこと，その原因として末に有意な違いがあることが明らかになった。また，この梢ホルモンであるレプチンが関与している可能性を報

嗜好は 10 分では確認されなかったことから，生育温度

告した。今回は生育温度の変化による嗜好性の変動がどの変化による嗜好性の違いは口腔内の嗜好性によるものようなメカニズムで引き起こされるかを詳細に検討のではないということが示唆された。
この研究結果は先に示した中地らの研究結果を裏付するために，生育温度の異なるマウスに飲水テストを供けるものとなったことに加え，生育温度の変化によってし，嗜好性の変動を確認した。
マウスを低温 (10℃) 及び高温 (30℃) 条件下で 4 日

おこる嗜好性変動には口腔内の嗜好性ではなく，栄養吸間馴化飼育した後に，高ショ糖水 (HS) 及び高脂質水

収後の短期的なシグナル伝達経路が関与することを示(HF) を用いて二瓶選択試験を 3 日間実施した。選択試験

唆した。今後は生育温度による嗜好性変動メカニズムに開始 10 分後及び 120 分後に摂水量の測定を行った。

ついて詳細な検討を重ねる予定である。

409

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（21）ゼブラフィッシュにおける食欲関連因子に関する研究○林

風咲子，末武綾子，石川雄樹，長阪玲子（東京海洋大学）

味覚受容並びに嗜好性制御機構の研究は近年益々盛は，摂食状態が嗜好性に及ぼす影響について未だ不明でんになっている。これらは哺乳類を基盤とした知見であある。そこで発表者らは，魚類において摂食状態が食嗜り，魚類の嗜好性制御メカニズムについてはほとんど着好性に与える影響を解明するために，ゼブラフィッシュ

目されておらず解明がなされていない。そのため発表者を用いて，絶食及び飽食状態における視床下部の摂食関らは哺乳類に加え魚類も対象として味覚・嗜好性制御に連因子の発現量の変化を調べた。10 匹のゼブラフィッシ

関する研究を行っている。これまでに発表者らは，ゼブ

ュを 2 群に分け，10 日間の絶食飼育または飽食飼育を行

ラフィッシュの髭において種々の味覚受容体が発現し，った。飼育後に脳視床下部を採取し，リアルタイム PCR

その発現パターンが口腔内の味覚受容体発現と類似しで嗜好性制御への関与が考えられる摂食関連因子のているものであること，マウスと同様，絶食状態のゼブ

mRNA 発現量を確認した。その結果，絶食群では飽食群

ラフィッシュにおいて味覚受容体発現量が有意に増加と比較し全ての因子において mRNA の発現量減少が確することを明らかにした。現在，マウスにおいて絶食に認され，マウスで報告されているものとは異なる知見がより炭水化物の嗜好性を司るシグナル伝達に作用する得られたことから，魚類は哺乳類とは異なる嗜好性制御

ことが既に明らかとなっている。しかし，魚類において機構を有している可能性が示唆された。

（22）視床下部分泌性小タンパク質 NPGL によるエネルギー代謝調節作用○浮穴和義，斎藤鷹也，鹿野健史朗，古満芽久美，岩越栄子（広島大学）
本研究では，マウス（C57BL/6J）を用いて NPGL の生

我々は最近，鳥類や哺乳類において脳の視床下部に特異的に発現し，80 アミノ酸残基からなる分泌性小タンパ

理作用の探索を行った。

ク質をコードする新規遺伝子を発見している。この小タ

2 週間の NPGL を脳室内へ慢性投与を行ったところ，

ンパク質を C 末端部分のアミノ酸配列（Gly-Leu-NH2）

摂食量に顕著な影響はないにも関わらず，脂肪量と体重から Neurosecretory protein GL（NPGL）と命名した。本が有意に増加した。呼吸商と活動量を測定したところ，

遺伝子は，絶食時や糖尿病モデル動物で発現が上昇する。

NPGL 投与によりエネルギー消費と活動量が低下するこラット（Wistar）を用いて視床下部での NPGL 遺伝子のとが明らかになった。また，脂肪組織における de novo 脂過剰発現及び小タンパク質の脳室内慢性投与を行った

肪合成が亢進していた。最後に，マクロ栄養素飼料給餌

ところ，脂肪組織における de novo 脂肪合成が亢進する

実験では，特定の栄養素に対する嗜好性は無いものの，ことで脂肪蓄積が生じることがわかった。さらに，マクトータルの摂食量が増加した。

ロ栄養素飼料給餌条件下で NPGL を脳室内投与したとこ

以上の解析から，ラットとマウスともに，NPGL には脂肪蓄積を促す作用があることが示された。

ろ，炭水化物摂取を増加させる効果が認められた。

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（23）食嗜好に関与する日本人ゲノムワイド関連解析○五十嵐麻希 1,2，野川 駿 3，川舩かおる 3，八谷剛史 4，高橋祥子 3，斉藤憲司 1,3，賈 慧娟 1，加藤久典 1（1 東京大，2 成育医療研究センター，3 ジーンクエスト，4 ゲノムアナリティクスジャパン）
解析を行った。

[背景・目的] 日本人は，世界でも有数の魚消費国である。これまでに，魚摂取頻度に関する日本人ゲノムワイ[結果・考察] メタ解析の結果，12q24.12 領域上にある

ド関連解析（GWAS）は行われていない。よって本研究

ACAD10 遺伝子の rs11066015 が，魚の摂取頻度と関連のは，魚摂取頻度に影響を与える遺伝子座の同定と，そのある SNP として同定された (P = 3.3×10-11)。12q24.12

特徴を明らかにすることを目的とした。

領域は連鎖不均衡が強く，rs11066015 はアルコール代謝[方法] 健常日本人 12,247 人を対象として，唾液試料に関わる ALDH2 遺伝子の rs671 と強く連鎖している。

よりゲノム DNA を抽出し，一塩基多型（SNP）アレイに飲酒習慣で調整した関連解析において，rs11066015 と魚よる遺伝型のタイピングを行った。また，Web アンケー

摂取頻度との関連は有意水準に達しなかった。

ト調査により，魚の摂取頻度・居住地域・性別・年齢・

rs11066015 の効果は，アルコール嗜好性の高い男性で女

飲酒量と飲酒頻度データを取集した。対象者を居住地域

性よりも，高年齢群で低年齢群よりも強かった。以上の別に 8 群に分け，PLINK を用いた GWAS 解析およびメ

成績は，rs11066015 がアルコール嗜好性を介して魚の食タ解析を行い，P < 5.0×10-8 を有意水準として SNP を探嗜好に影響することを示唆する。本研究は，遺伝型によ索した。抽出した SNP について，飲酒量または飲酒頻度って魚に対する食嗜好が変わることを初めて明らかとを共変量に加えた関連解析と，年齢・性別による層別化した。

（24）無意識の視覚的食刺激に伴う脳活動と日常の食行動との関係○高田勝子 1,2，吉川貴仁 1，石井聡1

（1 大阪市立大学，2 奈良学園大学）
らの神経活動と，質問紙で調べた日常の食行動との関係【目的】日常生活において，ヒトは度々自覚なく無意を検討した。

識で行動の意思決定を行っていると言われており，肥満や低栄養といった現代人の健康問題を考える上で，食行【結果】心拍変動の解析により，食品写真の提示によ動における無意識の認知過程を解明することは重要とり交感神経活動（低周波成分パワー/高周波成分パワー比，思われる。そこで，本研究では，本人が自覚しない形で

LF/HF 比）の増加を認め，その増加は日常の食に対する食品の写真を提示したときに生じる脳・自律神経の活動

認知的抑制（我慢）の程度と負の相関を示した。また，と日常の食行動との関係を検討することとした。

脳磁図解析により，食品写真の提示により生じた下前頭【対象】健康な若年男性 20 名。

回及び島皮質における α 帯域のパワー値の増加は，それ【方法】バックワードマスキング法を用い，食品の写

ぞれ交感神経活動及び日常の食に対する認知的抑制の真とその写真から作成したモザイク画像を意識に上ら程度と関連していた。

ない形で提示し，そのさいに生じる脳活動を脳磁図法で【結論】視覚的な食刺激に応じて，本人の自覚とは関係計測した。一方，心電図から心拍変動の周波数解析を行なく生じる脳や自律神経系の働きは，ヒトの日常の食行

うことで，自律神経活動の評価を行った。さらに，これ動のパターンに関連している可能性が示唆された。

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

13．運動器／代謝系連関による生体機能制御とその変容の仕組み
2018 年 9 月 22 日－9 月 23 日
世話人：山内敏正（東京大学大学院医学系研究科糖尿病・代謝内科）
所内対応者：箕越靖彦（生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門）（１）クロトーマウスにおけるインクレチン産生と糖代謝制御
稲田明理（先端医療研究センター）（２）重症病態における代謝動態の解析
堤理恵（徳島大学）（３）高齢者のサルコペニア・フレイルとホルモン
小川純人（東京大学）（４）骨格筋再生におけるアディポネクチン・T-カドヘリンの役割についての検討
田中紀實（大阪大学）（５）新規開発測定系を用いた血中グルカゴン変動の再検証
小林雅樹（群馬大学）（６）グルカゴン応答性メチル化酵素を介した代謝調節機構の解明
松川隼也（国立国際医療研究センター研究所）（７）脂肪肝再生過程における ATF3 の役割
稲葉有香（金沢大学）（８）SGLT2 阻害薬は NASH モデルマウスの肝線維化と肝臓癌の発生を抑制する
柴久美子（東京医科歯科大学）（９）運動によるエネルギー代謝調節メカニズムの解明
岩部真人（東京大学）（10）骨リモデリングの制御機構
中島友紀（東京医科歯科大学）（11）細胞膜上性ステロイドホルモン受容体を介した代謝機能制御
大植隆司（東京農工大学）（12）自己免疫疾患発症におけるコレステロール代謝異常の意義
伊藤綾香（名古屋大学）（13）昼寝の体温を制御する GPCR
土居雅夫（京都大学）（14）視床下部における新規食事性肥満関連分子 SerpinA3 の同定
田中智洋（名古屋市立大学）（15）内因性 GLP-1 の＜求心性迷走神経→脳＞軸を介した摂食抑制，インスリン分泌促進，インスリン感受性亢進作用岩崎有作（京都府立大学）（16）糖尿病による糖代謝異常が中枢機能に与える影響と精神障害への関与
池田弘子（星薬科大学）（17）糖尿病における運動によるアストロサイト保護効果
岸拓弥（九州大学）（18）摂食概日リズムの形成機構と代謝制御
矢田俊彦（関西電力医学研究所）

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第 40 巻（Dec,2019）

生理学研究所年報

研究会報告【参加者名】
山内敏正，小川純人，岩部真人，岩部美紀，傳中欧（東都，伊藤綾香（名古屋大学），松本道宏，松川隼也京大学），岡本士毅，與那嶺正人（琉球大学大学院），（国立国際医療研究センター研究所），池田弘子，米持岸奈央美，植田大暉，山岸愛実（星薬科大学），稲田明理

拓弥（九州大学），椎村祐樹（久留米大学），阪上浩，志内哲也，堤（先端医療センター），山田哲也，中島友紀，柴 久美

理恵（徳島大学大学院），矢田俊彦（関西電力医学研究所），喜多俊文，田中紀實（大阪大子，小宮学），土居雅夫（京都大学大学院），岩崎有作（京都府司，渡辺啓太（東京農工大学），小林雅樹（群馬大学），

立大学），井上佐藤幸治（生命創成探究センター），箕越靖彦，中島健

啓，渡邉一史，稲葉有香（金沢大学），

力，辻本和峰（東京医科歯科大学），大植隆

一朗，近藤邦生，菊地晶裕（生理学研究所）

田中智洋，小山博之，青谷大介（名古屋市立大学），田

【概要】
超高齢社会の日本において人々が健康で心豊かな生

ミックス，栄養学，運動生理学，加齢・老化，時計遺伝

活をおくるためには，肥満症や糖尿病等の代謝疾患のみ子等といった多分野連携共同研究のネットワークの形

ならず，新たな展開として，サルコペニアや骨粗鬆症，成も視野に入れ，本研究会を開催した。

フレイル等の運動器系疾患の原因解明とその対策が必

運動器／代謝系連関に関わる若手・女性研究者の教育須である。運動器系と糖・脂質・エネルギー代謝系の連と人材育成にも取り組み，10 名の若手研究者，6 名の女

関による生体恒常性維持機構を明らかにするためには，性研究者に発表をお願いした。具体的な発表は，病態・幅広い領域を跨ぐ学際的研究が必要である。具体的には，老化・長寿における代謝制御（稲田・堤・小川等），ホ

脳神経系，脂肪組織，肝臓，骨格筋，膵島，心血管系，

ルモンにおける代謝調節（田中・小林・松川等），肝臓・腎臓，消化管，骨，免疫系といった領域での学際的研究

運動器における代謝制御（稲葉・柴・岩部・中島等），

が求められる。

受容体を介する代謝制御（大植・伊藤・土居等），中枢・本研究会では，様々な研究分野を横断した筋骨格系，神経における代謝制御（田中・岩崎・池田・岸・矢田等）

内分泌系，神経系，免疫系等の専門家が一堂に会し，最について行った。

新の技術とデータを共有し，新たな展開として運動器系

本研究会は，最新の技術とデータの共有，自由・活発なと代謝系の統合的な連関システムに主軸をおいて考え，

発表・議論が行われ，知見・研究技術・人的交流を深め

生命現象を理解するだけでなく，超高齢社会の我が国にることができ，運動器/代謝系連関による糖・脂質・エネ

おいて，健康寿命の延伸に寄与することを目的とした。

ルギー代謝研究における有機的共同研究の推進に繋がまた，臓器相関と腸内細菌メタゲノムも含めた多層的オるものとなった。

（1）クロトーマウスにおけるインクレチン産生と糖代謝制御
稲田明理（先端医療研究センター老化機構研究部門）
α-Klotho 遺伝子欠損マウス（α-Klotho KO マウス）は骨要な要因の一つであると考えられている。

密度の低下，肺気腫，皮膚の加齢化などの多彩な老化類似

私たちはこの α-Klotho KO マウスを解析して，週齢が症状を早期に示し短命であることが知られている。また，進むにつれて血糖値が低下し極度の低血糖になること

血中の活性型ビタミン D 濃度が顕著に亢進しているが，を突き止めた。KO マウスは常に餌を食べているにも関ビタミン D 前駆体を含まない餌による飼育や α-Klotho とわらず血糖レベルを正常範囲に維持することができず，

1α-hydroxylase のダブル欠損マウスなど，ビタミン D の亢

また血糖降下ホルモンである血中インスリン，インクレ

進を抑制すると老化類似症状は顕著に改善することから，チン濃度も慢性的に高値を示していたことから，糖代謝

ビタミン D の過剰亢進が老化類似症状の発症に関わる重調節の障害が起こっていると推定された。そこで，糖負413

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

荷試験を試みたところ，KO マウス，野生型マウス共に更に，この速やかな血糖値の低下にインクレチンの過剰

糖負荷により血糖値は上昇するが，KO マウスでは，野生産と分泌促進，並びに 1,25(OH)2D の機能亢進が関わっ生型に比して速やかに血糖値が低下することが判明し，ていることを示唆する結果を得た。

（2）重症病態における代謝動態の解析
堤理恵，山本智子，阪上浩（徳島大学大学院医歯薬学研究部代謝栄養学分野）【背景】我々はこれまでに重症病態において代謝破綻

LPS 濃度依存的に ATP 産生およびエネルギー消費量はが生じ，エネルギー代謝は抑制されることを報告してき減少し，解糖系の亢進，乳酸値の上昇が認められた。上た。本研究では，マウス，培養細胞，ヒト血液を用いて流の機序として PHD2 誘導による HIF1α の上昇による乳その機序を検討した。

酸値，PDK4 活性の上昇，PDH の抑制が示唆された。肝＋/－マ

臓では代謝変動が認められなかった。mTOR＋/－マウスにウスを用い，LPS 投与により敗血症モデルとした。安静

おいては敗血症を誘導してもエネルギー消費量の低下

時エネルギー代謝は Oxymax 等流量システムによる測定が認められなかった。重症患者においても，健常人と比を行った。代謝動態は血液，筋肉，肝臓を用いてメタボ

較して解糖系亢進，乳酸値の上昇が認められた。さらに

ローム解析，qPCR および ELISA により解析した。細胞生存例のみで血中遊離アミノ酸が 3 日目に上昇したのには HepG2 細胞，C2Cl2 細胞を用いた。ヒトは徳島大学病対し，死亡例では変化を示さなかった。mTOR+/-マウス

院 ICU に入室した重症患者（APACHEII26.1）を対象とにおいて代謝抑制が生じないことから，遊離アミノ酸のし，入室後 1,3,5,7 日の血液のメタボローム解析を行った。

放出が PHD2-HIF1α-Lactate 産生シグナルを誘導し，これ【結果および考察】マウスの血液および筋肉においてが侵襲時の生命維持に重要な役割を果たすと考えた。

【方法】マウスは８週齢 C57BL/6 マウス，mTOR（3）高齢者のサルコペニア・フレイルとホルモン
小川純人（東京大学大学院医学系研究科加齢医学）

高齢者のフレイルは，「高齢期に生理的予備能が低下

また，これまでの研究から，フレイル・サルコペニアのすることでストレスに対する脆弱性が亢進し，生活機能発症や進行には，加齢に伴うビタミン D や性ホルモンの障害，要介護状態，死亡等の転帰に陥りやすい状態」と動態変化をはじめとする，種々の要因が関与しているこ

理解され，要介護リスクの増大に加えて ADL/QOL や生とが明らかになってきている。特に男性ホルモンである

命予後にも大きな影響を及ぼすことが知られている。こアンドロゲンレベルの低下は，男性更年期障害（Late-のため，超高齢社会を迎えたわが国において高齢者におonset Hypogonadism）の要因であることに加えて，フレイ

ける早期からの介護予防やフレイル対策は重要と考え

ル・サルコペニアや老年疾患・動脈硬化などとも関連をられる。近年，こうしたフレイルの重要かつ中核的な要有する可能性が次第に明らかになってきている。今回，素として，骨格筋を中心に筋量や筋力の低下を特徴とす

高齢者のサルコペニア・フレイルとその対策に向けて，るサルコペニアが注目されるようになってきており，日加齢に伴うホルモン動態の変化，ならびにホルモン補充

本人を含むサルコペニアの診断基準や診療ガイドライを含めた薬物療法や運動・栄養介入をはじめとした多面ンが発表されるに至っている。

的なアプローチとその可能性について紹介したい。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（4）骨格筋再生におけるアディポネクチン・T-カドヘリンの役割についての検討
田中紀實（大阪大学大学院医学系研究科内分泌代謝内科学）③：C2C12 細胞の分化誘導前,誘導 2 日後,4 日後に APN【背景・目的】アディポネクチン(APN)は GPI アンカ

を添加して APN の免疫染色を行った。

ー型蛋白 T-カドヘリン(T-cad)を介して心筋・血管・骨格筋に主に集積し心筋・血管においては保護作用を有する。

【結果】①：WT マウス，AKO マウスにおいて APN は一方，骨格筋における T-cad/APN の役割は明らかではな

再生筋の筋線維断面積を増加させ，また壊死組織面積をく，本研究では筋再生モデルを用いて T-cad/APN の役割

有意に減少させた。一方で T-cad KO マウスでは対照群を明らかにすることを目的とした。

と APN 群に有意な差を認めなかった。②：APN は正常【方法】①：C57B6J マウス雄(WT マウス)においてア筋においては細胞周囲に局在するが，再生筋においてはンギオテンシンⅡ(AⅡ)負荷下 APN を強制発現させ CTX

細胞内部への局在も認めた。③：C2C12 細胞において分注入 7 日後の前脛骨筋の HE 染色像を解析した。APN ノ化誘導後の筋管細胞に APN は強く集積し細胞内へも局ックアウト(AKO)マウス，T-cad ノックアウト(TKO)マウ在した。

スにおいても同様の実験を行った。②：CTX 注入【結語】筋再生において APN は T-cad を介して骨格筋

7

日目の筋組織における APN の局在を免疫染色で調べた。

に集積し，筋再生を促進させた。

（5）新規開発測定系を用いた血中グルカゴン変動の再検証
小林雅樹（群馬大学生体調節研究所代謝シグナル解析分野）
血糖調節機構におけるグルカゴンの役割への関心のではあるが，症例によっては質量分析装置と測定結果が高まりとともに，従来のグルカゴン C 末端抗体による競大きく乖離することが明らかになった。そのため血中グ

合法イムノアッセイには反応特異性に大きな問題があルカゴンの変動の解析は，質量分析装置による十分な検ることが広く知られるようになった。そのため，最近で討の下で行う必要がある。様々な状況下における血中グはグルカゴン C 末端および N 末端抗体を用いて反応特ルカゴン濃度の変化について再検証を行った結果，糖尿異性を高めたサンドイッチ ELISA が使用されているが，病におけるグルカゴン分泌亢進が改めて確認された一抗体による非特異的な反応を完全に除外することがで方で，「膵 α 細胞は低血糖を感知するとグルカゴンを分

きず，測定結果の信頼性評価が困難であった。そこで私泌し，肝グリコーゲン分解をさせ血糖値を増加させる，たちはイムノアッセイに代わる測定系として質量分析

インスリンに拮抗的な血糖調節ホルモン」という一義的装置を用いたグルカゴン測定系を新たに開発した。質量な考えでは説明がつかない幾つかの現象も認められた。

分析装置を用いた既存のイムノアッセイの信頼性評価

今後はグルカゴンの分泌動態については血糖調節以外の結果，サンドイッチ ELISA は簡便であり有用な測定系の生理作用も含めた解釈が必要になると考えられる。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（6）グルカゴン応答性メチル化酵素を介した代謝調節機構の解明
松川隼也 1，酒井真志人 2，満島勝 1，長沼孝雄 1，赤星志織 1,3，八木孝 1，
矢野宏行 1,4，春日雅人 5,6，松本道宏 1（1 国立国際医療研究センター研究所糖尿病研究センター分子代謝制御研究部，
2 カリフォルニア大学サンディエゴ校医学部細胞分子医学分野，
3 横浜市立大学医学部，4 日本医科大学生体機能制御学，
5 国立国際医療研究センター，6 朝日生命成人病研究所）

肝糖新生の病的亢進は NAFLD と並ぶインスリン抵抗

糖新生系酵素の遺伝子発現が低下し，肝糖新生の抑制が性の肝病態であり，これにはグルカゴン作用の増強によ認められた。糖新生系酵素の転写活性化に必須な転写コる肝糖新生系酵素 G6Pase，PEPCK の遺伝子転写の活性

アクチベーターPGC-1α，転写因子 FoxO1 の脱アセチル化が深く関与する。我々はこれまでに，絶食時 2 型糖尿化は SETX により促進された。 興味深いことに，同時に病の肝臓においてアセチル化酵素 GCN5，転写調節分子

p53 の脱アセチル化も促進した。PGC-1α，FoxO1，p53 は

CITED2，PKA を含むシグナル伝達モジュールが，グル

GCN5/p300/CBP によるアセチル化，SIRT1 による脱アセ

カゴンによる糖新生系酵素の転写誘導に必須であるこ

チル化を介した活性調節を受ける。SETX はメチル化酵と，本モジュールの抑制により糖尿病モデルマウスの高素活性依存的に SIRT1 を活性化するとともに，p300/CBP

血糖が改善されることを報告した。そのため本モジューの発現を抑制することで，PGC-1α，FoxO1 を活性化し，ルの標的因子は糖尿病・NASH 肝ガンの治療標的となる

p53 を不活化していた。p53 は肝腫瘍形成にも関与する可能性がある。本発表では，本モジュールの標的因子でことが知られている。慢性的なグルカゴン作用の亢進にあるグルカゴン応答性メチル化酵素 SETX について報告

よる SETX の発現増加が肝腫瘍形成へ与える影響も現在を行なう。

検討中であり，合わせて報告する。

マウスの肝臓における SETX のノックダウンにより，（7）脂肪肝再生過程における ATF3 の役割
稲葉有香，井上啓（金沢大学新学術創成研究機構栄養・代謝研究ユニット）

脂肪肝では，肝臓の再生能が障害される。我々は，脂では，ISR の増強に伴い，ISR 関連転写因子 ATF3 発現が肪肝再生障害の要因として，統合的ストレス応答(ISR)に惹起され，ネクロプトーシス誘導因子 RIPK3 発現，カス伴う肝細胞死誘導が重要な役割を担うことを明らかに

パーゼ 3 活性が増加した。重度脂肪肝で惹起された ATF3している。特に，重度脂肪肝では，壊死を伴う細胞死をに着目し，ATF3 ノックアウトマウス（A-KO）の脂肪肝誘導し，重篤な肝再生障害を引き起こす。本研究では，再生過程を検討した。A-KO 群では，野生型と比し，カ

脂肪肝再生過程における細胞死様式選択メカニズムの

スパーゼ３活性は同程度であったが，RIPK3 発現が抑制解明を行った。

され，脂肪肝再生が改善された。また，A-KO は，TUNEL

マウス脂肪肝への 70%切除術を行い，切除後再生過程

陽性・活性型カスパーゼ３陰性のネクロプトーシスを有意に減少させた。

を検討した。細胞死様式の検討は，TUNEL・活性型カス
パーゼ３蛍光二重染色により行った。重度脂肪肝の再生

脂肪肝再生過程に惹起されるネクロプトーシスが，重過程では，TUNEL 陽性の死細胞の中に，活性型カスパー

篤な再生障害を引き起こすこと，そのメカニズムとして

ゼ３陽性のアポトーシスと，陰性のネクロプトーシスのATF3 が重要な役割を担うことを見出した。

二つの細胞死様式を認めた。対照と比較し，重度脂肪肝416

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（8）SGLT2 阻害薬は NASH モデルマウスの肝線維化と肝臓癌の発生を抑制する
柴久美子（東京医科歯科大学医学部附属病院糖尿病・内分泌・代謝内科）【目的】肥満，インスリン抵抗性を呈する NASH モデ

化関連遺伝子 Col1a1，Timp1 の発現が減少し，組織学的ルマウスのメラノコルチン 4 型受容体（MC4R）欠損マにも炎症と肝線維化が抑制された。52 週間投与では Cana

ウスを用いて，SGLT2 阻害薬カナグリフロジン（Cana）

により血清 ALT 値が低下し，組織学的に肝線維化が抑の肝線維化及び肝臓癌の予防効果を検討した。

制され，肝腫瘍数が減少した。精巣周囲脂肪組織のメタ【方法】8 週齢雄性 MC4R 欠損マウスに高脂肪高蔗糖

ボローム解析では，還元型グルタチオン（GSH）の増加

食を 20 または 52 週間給餌し，同時に Cana（0.03%w/w）と酸化型グルタチオン（GSSG）の減少を認めた。
【考察・結語】Cana は NASH マウスの脂肪肝，炎症，を混餌投与した。
【結果】20 週間投与では，Cana により摂餌量と体重が線維化及び癌の発生を抑制した。Cana により脂肪細胞の増加したが，血糖値は低下した。精巣周囲脂肪組織重量

エネルギー蓄積能が増加し，肝臓への異所性脂肪蓄積が及び脂肪細胞サイズは Cana により増加したが，肝中性減少したことにより肝病変の進展が抑制されたことが脂肪含有量及び血清 ALT 値は Cana により低下した。

機序の一つと考えられた。

Cana により肝臓の新規脂肪合成酵素 Acc，Scd 及び線維

（9）運動によるエネルギー代謝調節メカニズムの解明
岩部真人，岩部美紀，山内敏正，門脇孝（東京大学大学院医学系研究科糖尿病・代謝内科）

肥満や２型糖尿病に対して運動が有効な予防法・治療

オカイン Exercise-induced protein derived from muscle 1

法であることは広く知られているが，その詳細なメカニ（EXPM1）を同定した。野生型マウスでは運動により酸ズムは十分に解明されていない。

素消費量の増加，体温上昇，体重減少が起こったが，

今回，運動によって活性化されるカルシウムシグナル

EXPM1 欠損マウスではいずれも起こらなかった。また，の代謝への影響の検討とその過程で同定した新規マイ

野生型マウスの白色脂肪組織では運動によりミトコン

オカインを介した運動によるエネルギー代謝調節メカ

ドリア関連遺伝子等の発現が上昇したが，EXPM1 欠損

ニズムの解明を行った。

マウスでは変化がなかった。さらに野生型マウスでは運動により糖・脂質代謝が改善したが，EXPM1 欠損マウス

カルシウムシグナルの鍵分子である CaMKK の２つのアイソフォームが欠損した CaMKKα・CaMKKβ ダブル欠では改善しなかった。

損マウス（CaMKKs 欠損マウス）は有酸素運動によりイ

EXPM1 が運動による白色脂肪組織のベージュ化に関ンスリン抵抗性が改善しなかった。そこで CaMKKs 欠損

与し糖・脂質・エネルギー代謝を調節していることが分マウスの骨格筋の遺伝子発現を網羅的に解析し，運動にかった。

より CaMKK シグナル依存的に発現が増加する新規マイ417

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（10）骨リモデリングの制御機構
中島友紀 1,2（1 東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科分子情報伝達学教授，
2 日本医療研究開発機構 AMED-CREST 研究開発代表者）

骨は破壊と形成のバランスにより常に新しく作り替しているかは不明であった。我々は骨に埋め込まれた骨

えられており，この再構築は“骨リモデリング”と呼ば細胞が強力に RANKL を発現し破骨細胞の分化を支持しれ，強靭な骨組織の維持のみならず，生命維持に必須なていることを明らかにした。さらに，RANKL シグナル

ミネラルの代謝器官である骨を巧妙に制御している。骨を制御する新たな骨リモデリング制御因子

リモデリングは，骨を構成する細胞，破骨細胞，骨芽細Semaphorin3A も同定した。現在，RANKL は骨研究領域

胞，骨細胞の細胞間コミュニケーションによって厳密ににとどまらず，リンパ節形成，乳癌の発生や骨転移，自制御されており，この破綻が様々な骨疾患に繋がる。破

己免疫疾患に至る様々な生命システムで重要な役割を骨細胞と骨芽細胞が骨表面で機能する一方で，骨に埋没担っていることが明らかになり，その多彩な機能が注目した骨細胞は，力学的刺激やホルモンなどを感知し応答を集めている。また，骨の大多数を占める骨細胞が様々することで骨リモデリングを制御している。破骨細胞分な生体制御システムと連関していることが近年明らか

化決定因子 RANKL は，細胞分化メカニズムの解明と治になり，これまで運動器として捉えられてきた骨が，多療標的の同定という両方の意味で注目を集めているが，臓器と連関する内分泌器官としても注目されている。

骨組織において，どの様な細胞が破骨細胞の分化を支持（11）細胞膜上性ステロイドホルモン受容体を介した代謝機能制御
大植隆司（東京農工大学大学院農学研究院応用生命化学専攻）

性ステロイドホルモンは，性機能への関与だけではな発見された女性ホルモン・プロゲステロンの細胞膜上受く，母性行動，攻撃行動や情動，摂食，リズム，睡眠，容体である mPR(membrane progesterone receptor)および

そして記憶や学習を含む高次脳機能に至るまで多彩な

MAPR(membrane-associated progesterone receptor) フ ァ ミ

機能に関与していることが明らかになってきた。性ステリーに着目し，性ステロイドホルモンによる即時性の応

ロイドホルモンの有するこれらの機能には，核内受容体

答機構とそれに基づく代謝機能制御機構の解明に取組を介した genomic effects では説明のできない即時性の反んでいる。特に mPRs は，それぞれ組織特異的に高発現し応が多数関与していることが示唆されるが，その詳細なていることから，プロゲステロンの示すエネルギー代謝調メカニズムは未だ不明である。一方，ステロイドを含む節を含めた多彩な機能発現に寄与している可能性が推察

脂質リガンドがその脂質特性にも関わらず細胞膜上にされる。本講演では，現在我々が得られている知見を紹介

も受容体が存在し，その受容体が生体にとって重要な機するとともに，細胞膜上性ステロイドホルモン受容体を介能を有することが示唆されている。そこで，我々は近年した代謝機能制御の可能性について考察したい。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（12）自己免疫疾患発症におけるコレステロール代謝異常の意義
伊藤綾香 1, 2，Cynthia Hong 2，Peter Tontonoz 2，菅波孝祥 1（1 名古屋大学環境医学研究所分子代謝医学分野，
2 Department of Pathology and Laboratory Medicine, Howard Hughes Medical Institute,

University of California, Los Angeles）
核内受容体 LXR（liver X receptor）は，コレステロー（１）抗原取込み能の亢進，（２）サイトカイン産生増

ル，脂肪酸およびリン脂質の代謝を制御する転写因子で

加，（３）抗原提示を介した T 細胞の増殖をもたらすこあり，免疫応答を制御することも知られている。我々はとにより，自己応答性 B 細胞の増殖と自己抗体の産生を

最近，LXR による抗炎症性作用が脂質代謝制御を介した促進することを明らかにした（Immunity 45: 1311-1326,

二次作用であることを報告した（eLife 4: e08009, 2015）。

2016）。一方，HDL を構成する Apo-A1 を長期的に過剰LXR を欠損するマウスは加齢に伴い，全身性エリテマト

発現させ，コレステロール逆輸送を促進することにより，ーデス（SLE）様の自己免疫疾患を発症するが（Immunity

抗原提示細胞内のコレステロール蓄積が減少し，病態発

21: 245-258, 2009），我々は，若年であっても高コレステ症が抑制された。以上の結果は，細胞内の脂質蓄積が免

ロール食を負荷することによって，あるいは高コレステ

疫細胞機能および全身の自己免疫応答に寄与すること，

ロール血症モデルマウスと交配することによって，SLE

さらに，コレステロール逆輸送の促進が自己免疫疾患の様の病態発症が促進されることを見出した。その分子機治療標的になる可能性を示唆している。

構として，抗原提示細胞内のコレステロールの蓄積が，（13）昼寝の体温を制御する GPCR
土居雅夫（京都大学大学院薬学研究科医薬創成情報科学講座）を生み出す仕組みがある。

体温には明瞭な日内リズムがあり，基礎代謝や睡眠覚
醒の日内制御に深く寄与することが知られている。我々

一方，小型の変温動物であるハエは，外気温に影響さは最近，この体温の日内リズムを制御する仕組みに G 蛋れるため，自らが至適な温度環境へ移動し，体温を変化

白質共役型受容体の一つであるカルシトニン受容体がさせる。一日の中でも活発な活動期には高い温度環境を重要な役割を担うことを明らかにし，それがマウスとハ

好み，休息期には低い温度を好む。このような温度選択

エのどちらの生物種でも共通にみられる進化的に保存

リズムによってハエは体温のリズムを生む。

された仕組みであることを明らかにした。

こうしてみると，マウスとハエとでは恒温動物と変温（Goda & Doi et al., Genes Dev, 2018）

動物の違いはあるものの，一日の時間帯に応じて体温を恒温動物は，恒温といっても，それは四六時中体温が上げ下げするという点では共通することがわかる。我々一定であるということではない。ヒトもマウスも体温には今回，マウスとハエにおいてカルシトニン受容体がとは顕著な日周リズムがあり，一日の中でも活発な活動期

もに脳内の中枢時計を構成するニューロンに発現し，そに合わせて上昇し，休息期には低下する。外気にも左右のミュータントでは通常活動期にみられる体温の経時されはするが，恒温動物には自律的に体温の日周リズム的変化が消失することを見出した。

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研究会報告（14）視床下部における新規食事性肥満関連分子 SerpinA3 の同定
田中智洋 1，金子賢太朗 2，園山拓洋 3，雲財知 3，鍋島陽一 2，中尾一和 3（1 名古屋市立大学医学研究科消化器・代謝内科学，
2 神戸医療産業都市推進機構先端医療研究センター，
3 京都大学医学研究科メディカルイノベーションセンター）

高脂肪食による肥満の病態では，主要な摂食抑制ホル示した。炎症や創傷治癒における意義の報告はあるが，モンであるレプチンの視床下部での作用が減弱し，肥満

脳内での機能は不明であった。リコンビナント SerpinA3の増悪と代謝異常の発症に関与すると考えられている。

は BV-2 マイクログリア細胞株を活性化するとともに，われわれはレプチン抵抗性を惹起する新規分子の同定

レプチン応答性 GT1-7 細胞株や視床下部器官培養系におを目指し，レプチン抵抗性と相関した視床下部発現動態

いてレプチン依存性 Stat3 のリン酸化を抑制した。さらを示す遺伝子を探索した。高脂肪食によるレプチン抵抗に SerpinA3 の脳室内投与はレプチンによる摂食抑制作性肥満マウス，標準食への切替によるレプチン感受性回用や体重減少作用を阻害した。

復マウス，レプチン感受性肥満 ob/ob マウスの視床下部

以上より高脂肪食で弓状核特異的に誘導される各神経核の網羅的遺伝子発現解析を行い，セリンプロテ

SerpinA3 がレプチン応答性細胞とマイクログリアの両者

アーゼインヒビターファミリーの SerpinA3 を同定した。

に作用しレプチン抵抗性の原因となる可能性が示唆さ

SerpinA3 は，脳内では弓状核の主に POMC ニューロン

れ，今後の分子機序の解明が待たれる。

に特異的に発現し，レプチン抵抗性と発現量が正相関を（15）内因性 GLP-1 の＜求心性迷走神経→脳＞軸を介した摂食抑制，インスリン分泌促進，インスリン感受性亢進作用
岩﨑有作 1，矢田俊彦 2（1 京都府立大学大学院生命環境科学研究科，
2 関西電力医学研究所統合生理学研究センター）【目的】希少糖 D-Allulose (Allu)は，砂糖の約 7 割の甘いて，Allu 単回投与は健常マウスより強い摂食抑制作用

味でありながら熱量は 0 kcal である。近年我々は，Alluを誘導した。さらに，Allu の単独投与は，DIO マウスのが GLP-1 を選択的に分泌促進させる「GLP-1 リリーサー」

高血糖を，インスリン分泌を変化させずに改善した。従であることを見出した。本研究では，Allu の内因性 GLP-って，内因性 GLP-1 の＜求心性迷走神経→脳＞軸の活性1 分泌促進による摂食抑制，糖代謝改善，肥満改善作用化は，低血糖を起こさず，血糖依存的なインスリン感受とその作用機序を検討した。

性亢進による高血糖改善作用を誘導することが示され【方法・結果】Allu による内因性 GLP-1 分泌促進は，た。明期開始時に Allu を連日経口投与すると，DIO マウ

腸や肝臓，門脈に分布する求心性迷走神経を活性化し，スの過食，食リズム異常，肥満，糖尿病は改善した。こ

神経情報として脳に情報を伝達し，摂食量を抑制し，さの作用は暗期開始時の Allu 投与では観られず，Allu の時らに耐糖能を向上させた。Allu の耐糖能向上作用には，間治療学的効果が示された。

既存の GLP-1 作用であるインスリン分泌の亢進に加え，【結語】Allu による GLP-1 分泌促進は，既存の GLP-1

インスリン感受性亢進と肝糖産生抑制が深く関与した。

受容体作動薬より優れて点が多く，新規肥満症/糖尿病の

高脂肪食による肥満・糖尿病マウス（DIO マウス）にお予防/治療薬としての開発が期待される。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（16）糖尿病による糖代謝異常が中枢機能に与える影響と精神障害への関与
池田弘子，山岸愛実，米持奈央美，亀井淳三（星薬科大学薬物治療学研究室）
糖尿病患者では，認知症やうつ病など精神疾患の罹患

神経機能が亢進しており，これが恐怖記憶の増強をひき率が高いことが報告され，糖尿病は中枢神経機能に影響起こすことが明らかになった。一方，脳内では，glucoseを及ぼす可能性が指摘されている。しかし，その機序ははアストロサイトにおいて L-lactate に代謝され，神経は明らかになっていない。演者らはこれまでに，1 型糖尿

その L-lactate を代謝することでエネルギーを得ることが病モデルの streptozotocin (STZ) 誘発糖尿病マウスでは恐報告されている。また，L-lactate からグルタミン酸が合怖条件付け試験において恐怖記憶の増強を示すことを成されることも報告されている。糖尿病時には血中の明らかにした。恐怖記憶には，扁桃体や海馬のグルタミ

glucose 濃度が高いため，脳内での L-lactate 産生が亢進し，ン酸神経が重要な役割を果たすことが知られる。そこで，

これが中枢神経機能を変化させることが推測される。演者

STZ 誘発糖尿病マウスの扁桃体および海馬のグルタミン

らは現在，STZ 誘発糖尿病マウスを用いて，脳内の L-酸神経機能の変化について検討した結果，STZ 誘発糖尿lactate 量の変化と恐怖記憶との関連について研究を進め病マウスではいずれの脳部位においてもグルタミン酸ており，本発表にてその内容を紹介したいと考えている。

（17）糖尿病における運動によるアストロサイト保護効果
岸拓弥（九州大学循環器病未来医療研究センター循環器疾患リスク予測共同研究部門）【背景】糖尿病合併心不全の治療において運動が推奨【結果】運動により，ZDF-fatty ラットはコントロール

されている。一方，我々は脳を中枢とする臓器連関循環に比し，血糖値・インスリン値低下・左室拡張末期圧低

動的恒常性不全が心不全で，その原因としてアストロサ

下・心拍出量増加・末梢血管抵抗低下を認め，容量負荷

イト機能不全による圧受容器反射不全を報告してきた。

に対する左房圧上昇も低下した。ZDF-fatty ラットで減少

そこで今回，糖尿病におけるアストロサイト異常が運動していたアストロサイトは運動により抗酸化因子のにより保護されるという仮説を検証した。

Nrf2 とともに増加した。圧受容器反射は ZDF-fatty ラッ【方法】２型糖尿病モデルとして Zucker Diabetic Fatty

トで中枢弓の高血圧・交感神経活性化側にセットポイン(ZDF)-fatty ラットを，対照群は ZDF-lean ラットを用いトのシフトに加え感受性の過剰亢進を認め，運動によりた。運動はトレッドミルトレーニングを２週間行い，血改善を認めた。

糖値・インスリン値の測定と，アストロサイトの評価に【考察】運動により，糖尿病におけるアストロサイト

加え，血行動態評価と圧受容器反射中枢弓・末梢弓のオの Nrf2 異常を伴う機能不全・圧受容器反射異常・容量不ープンループ解析を行った。

耐性が全て改善する可能性が示唆された。

421

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（18）摂食概日リズムの形成機構と代謝制御
矢田俊彦 1,2，岩崎有作 3，中田正範 4（1 関西電力医学研究所統合生理学研究センター，2 神戸大学・神戸 BT センター，
3 京都府立大学大学院生命環境科研究科動物機能学，4 和歌山県立医科大学

第 2 生理学）

ヒトは主として明期に食事をし，げっ歯類（マウス・

自然界に微量存在する希少糖の D-Allulose（アルローラット）は暗期に摂餌する。この摂食概日リズムの誘導ス）はゼロカロリー甘味糖である。高脂肪食飼育マウス

因子として，食事と光が重要である(1,2)。

に，アルロースを明期に１日１回 10 日間投与すると，明肥満マウスは明期選択的な過食（摂食概日リズム障害）

期過食（摂食リズム障害）が著明に改善し，代謝障害（耐を呈する。明期の視床下部室傍核 Nesfatin-1 と Oxt の発糖能障害，高インスリン血症，内臓肥満，脂肪肝）も改

現が障害されており，明期にこれらを脳内に補充すると，善する（3）。これらの効果は GLP-1R 欠損マウスでは観過食・肥満が改善する。明期過食と肥満の一因は Nesfatin-

察されず，求心性迷走神経遮断により消失する。

1 と Oxt のリズムの消失にあり，その再建は治療につな

摂食概日リズムの維持と改善には，GLP-1，求心性迷がる（1,2）。ヒトの場合は，正しい時間帯の食事と光刺

走神経，視床下部神経が重要な役割を果たしており，ア

激の生活習慣が，健常な摂食概日リズムの維持，肥満改

ルロースは有効な介入手段となる。

善に繋がる。しかし，現代社会の 24 時間営業店，スマ

1. Nakata M, Yada T et al. Endocrinol 157:2322, 2016.

ホ，シフトワークの影響で，その実践は容易でなく，介2. Santoso P, Yada T et al. Am J Physiol (E) Feb 7, 2017.

入手段が求められている。

3. Iwasaki Y, Yada T et al. Nat Comm 9(1):113, 2018.

422

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

14．大脳皮質回路の機能原理を探る
2018 年 9 月 6 日－9 月 7 日
代表・世話人：礒村宜和（玉川大学脳科学研究所）
所内対応者：川口泰雄（生理学研究所大脳神経回路論研究部門）（１）大脳皮質の興奮性神経細胞の多様性と分化・回路形成メカニズム
下郡智美（理化学研究所脳神経科学研究センター）（２）全脳全細胞解析の実現
上田泰己（東京大学医学系研究科／理化学研究所）（３）Brain-Computer Interface の臨床応用と大脳皮質機能の解明
栁澤琢史（大阪大学高等共創研究院）（４）行動タイミングの決定に関わる前頭皮質の神経活動村上誠祥（山梨大学大学院総合研究部）（５）海馬における時間情報と空間情報の表現
藤澤茂義（理化学研究所脳神経科学研究センター）【参加者名】
重松直樹（熊本大学大学院生命科学研究部），苅部冬紀（同神経科学研究センター），上田泰己（東京大学大学院医学志社大学脳科学研究科），坪 泰宏，瀧下冬馬，保手濱秀系研究科／理化学研究所），小野宏晃，田中康代，長谷川介，三澤 準，森川翔太郎（立命館大学情報理工学部），亮太（東京大学大学院医学系研究科），小島久幸（東京医栁澤琢史（大阪大学高等共創研究院），畠中由美子（大阪科歯科大学），植田禎史（東京女子医科大学医学部），山大学大学院生命機能研究科），田中琢真（滋賀大学データ

下晶子（日本大学医学部），酒井雅子（㈱エクォス・リサ

サイエンス学部），山口真広（名古屋大学大学院創薬科学ーチ），椙岡拓己（基礎生物学研究所），郷 康広，戸松研究科），侯 旭濱（新潟大学医歯学総合研究科），村上

彩花，菊地晶裕，山肩葉子，木村梨絵，堀尾修平，植松明

誠祥（山梨大学大学院総合研究部），礒村宜和（玉川大学子，唐木智充，新居桂陽，川口泰雄，窪田芳之，大塚 岳，

脳科学研究所），川端政則（玉川大学脳科学研究科），深

森島美絵子，孫 在隣，Agahari Fransiscus Adrian，任 翔

井朋樹，藤澤茂義，下郡智美，平井大地（理化学研究所脳壎（生理学研究所）【概要】
本研究会は，大脳皮質を中心に大脳基底核や視床や扁の分子機構に斬り込む研究を発表した。栁澤琢史先生

桃体などを含めた機能的な神経回路の作動原理の解明（大阪大学高等共創研究院）は皮質脳波をデコーディンに迫ることを目指している。今回は，大脳皮質を巡るさグすることによりＡＬＳ患者などの意思伝達を実現す

まざまな研究分野で活躍する講演者 5 名に，最新の研究

る臨床研究を発表し，幻肢痛の治療法開発の試みも紹介

成果と将来展望をわかりやすく発表してもらい，時間をした。第２日目，米国・ポルトガルの研究生活より戻らかけて建設的に討論することを心がけてプログラムをれた村上誠祥先生（現山梨大学大学院総合研究部）が，企画した。第１日目，まず下郡智美先生（理化学研究所

報酬を得るために行動タイミングを決定する仕組みと脳神経科学研究センター）が体性感覚野ヒゲ領域の第４

して二次運動野と内側前頭前野の細胞活動の特徴に関層細胞の樹状突起形成を担う分子機構の研究を発表し，する研究を発表した。最後に藤澤茂義先生（理化学研究上田泰己先生（東京大学医学系研究科／理化学研究所）

所脳神経科学研究センター）は，海馬の最新知見を概説

は睡眠脳波に関与する各イオンチャンネルのノックアした後に，海馬の場所細胞が表現する認知地図には他者

ウト・マウスを極めて効率よく作成することにより睡眠の位置情報も符号化できること，非空間情報（音・匂い）423

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告についてもシータ波に対する位相前進の形で過去-現在-

がり，大脳皮質回路の機能原理の解明を目指す若い世代

未来を表現できることを示す研究を発表した。いずれのの研究者が自由な発想を醸成する有意義な機会になっ講演も１時間の枠を大幅に超過するほど議論が盛り上たと考えている。

（1）大脳皮質の興奮性神経細胞の多様性と分化・回路形成メカニズム
下郡智美（理化学研究所脳神経科学研究センター）
大脳皮質には多種多様な神経細胞が混在しているこれの層に配置される。興奮性神経細胞にも形態的に異なとが知られている。多様な細胞種は時期場所特異的に生る２種類の細胞が少なくとも存在しており，錐体細胞

まれ，最終目的地まで移動した後に正しい神経回路形成(pyramidal neuron)と有棘星状細胞(spiny stellate neuron)とを行う事が知られている。例えば抑制性神経細胞は終脳呼ばれるが，これらはいつどこで，どのようにして分化

腹側の基底原基内のどの場所から生まれたかによって，するのか明らかにされてない。さらに，これらの異なる

形態・機能・分子マーカーの異なる抑制性神経細胞が産形態をもつ神経細胞がどのようにして特異的な神経回生される。この後，抑制性神経細胞は tangential migration

路に組み込まれていくのかも不明な部分が多い。今回は，によって大脳皮質に移動し，大脳皮質内に分散して配置

我々の研究室で明らかにした大脳皮質の興奮性神経細し局所回路を形成する。一方，興奮性神経細胞は胎児期胞の分化と回路形成の分子メカニズムを中心に紹介しの脳室帯から産生され，radial migration によってそれぞた。

（2）全脳全細胞解析の実現
上田泰己（東京大学医学系研究科／理化学研究所）

細胞から個体の階層におけるシステム科学的アプロのデータをマップし，同一領域の細胞活動を直接比較すーチを実現するために，我々は成体組織を丸ごと透明化る手法の開発にも成功している。講演では，脳や各種臓

し１細胞解像度で観察できる技術の開発に取り組んだ。

器を用いた全細胞解析が，解剖学・生理学・薬理学・病我々が開発した CUBIC 法は，脂質や血液を豊富に含む理学などの医学の各分野に対して今後なしうる貢献に組織をアミノアルコールによる脱脂除去・色素除去作用

ついて議論した。

により透明化することで，マウス成体全身の透明化を世

参考文献

界で初めて実現した。その後，高解像度のライトシート

1. Susaki et al. Cell, 157(3): 726–39, (2014).

顕微鏡の開発に取り組み，取得した 10TB を超えるイメ

2. Tainaka et al. Cell, 159(6):911-24(2014).

ージを GPU で高速に処理し，臓器に含まれる数千万個

3. Kubota et al, Cell Rep. 20(1):236-250 (2017).

以上の細胞を全て解析する全細胞解析を世界で初めて

4. Nojima et al, Scientific Reports, 9269 (2017).

実現した。全細胞解析で得られた標準臓器に，各条件で5. Murakami et al, Nature Neuroscience, 21, 625-637 (2018).

424

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（3）Brain-Computer Interface の臨床応用と大脳皮質機能の解明
栁澤琢史（大阪大学高等共創研究院）

脳活動パターンから様々な知覚認知内容・想起内容・運を適用する臨床研究を行い，10 秒に１文字程度の速さで動状態などを機械学習によって推定する脳情報解読技術

PC に文字を入力し意思伝達できることを示した。しかし，（Neural Decoding）は，脳とコンピュータを直接つなぐブ

このような患者さんは表情も作れず，文字だけで伝えられ

レイン-コンピュータ・インターフェイス(Brain-Computerる思いには限界がある。そこで我々は，視覚情報などのよInterface, BCI)を実現した。我々は，人の頭蓋内脳表面に電り高次元の脳情報を neural decoding で読み解き，これを人極を留置して高精度な脳信号（皮質脳波）を計測することが制御することで多様な情報伝達を行う新しい技術の開で，病気で体が全く動かない患者でも，運動を意図するだ

発を進めている。さらに，BCI を制御する訓練を介して，けでロボットや PC を制御し，意思伝達ができることを示

脳活動に可塑的変化を誘導し，幻肢痛の病態を解明し治療してきた。特に，筋萎縮性側索硬化症（ALS）により目と法開発に応用した。BCI による意思伝達技術とニューロモ

口以外は全く体が動かない患者に，皮質脳波を用いた BCI

ジュレーションについて概説した。

（4）行動タイミングの決定に関わる前頭皮質の神経活動村上誠祥（山梨大学大学院総合研究部）
行動の選択・決定においては，どのような行動をとる

ングがどのように表現されているかを調べたところ，二のか決定するとともに，いつ行動を起こすのか，「行動次運動皮質では試行ごとに大きくばらつく行動のタイのタイミング」も決定する必要がある。遅延報酬課題に

ミングと相関のある信号が観測されたのに対し，内側前おいてラットが待つのを自発的にあきらめる行動に着頭前皮質ではそのような信号はほぼ見られなかった。そ目し，電気生理学と薬理学的手法を用いて脳がこの行動のかわりに内側前頭前皮質では過去の試行の報酬に影のタイミングをどのように決定しているかを調べた。特響されてゆっくりと変動する行動タイミングのバイアに，前頭葉の異なる脳領域，内側前頭前皮質と二次運動

スと相関のある神経活動が観測された。このことから内皮質，が行動タイミングの決定にどのように関与してい側前頭前皮質では過去の経験に従っておおよその行動るのかを調べた。まず薬理学的にこれらの領域を不活性のタイミングを決定し，その下流の二次運動皮質でさら化すると，どちらの領域でも行動のタイミングに変化がに試行ごとのばらつきの成分が付加されて最終的な行見られたことから，これらの領域の行動タイミングへの動のタイミングが決定されるというモデルが示唆され関与が示唆された。さらに電気生理学的に行動のタイミ

た。

（5）海馬における時間情報と空間情報の表現
藤澤茂義（理化学研究所脳神経科学研究センター）

海馬は，経験した出来事についての記憶である「エピが，海馬には空間における自らの位置を表現することのソード記憶」の形成を担っていることが知られている。

できる場所細胞が存在することをふまえて，空間情報・

海馬がどのような神経回路メカニズムによってエピソ

時間情報処理の観点から海馬の生理学的機能を明らか

ード記憶を形成しているのかは未だ解明されていないにする研究が進んでいる。今回の講演では，本研究室に425

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

おいて得られた最近の研究結果について詳細に議論すの研究として，ラットが他者を観察しているときに，そる。一つ目の研究として，海馬において非空間的な出来の観察対象である他者が空間のどこの場所にいるのか事の内容と順序の情報がどのように符号化されているを認識するメカニズムを明らかにする研究を行い，そのかを明らかにする研究を行い，その結果，海馬には出来

結果，海馬には他者の位置を表現する場所細胞が存在す事を表現する「イベント細胞」が存在することを発見し，ることを発見した。これらの研究結果を通じて，海馬にその出来事の順序情報が海馬シータ波（7-11Hz）上の発おけるエピソード記憶形成のメカニズムについて考察

火位相により符号化されていることを解明した。二つ目

していく。

426

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

15．記憶・学習の基盤機構と回路研究の新展開へのアプローチ
2018 年 9 月 19 日－9 月 20 日
代表・世話人：大川宜昭（富山大学大学院医学薬学研究部）
所内対応者：鍋倉淳一（生体恒常性発達研究部門）「記憶の変遷・その分子機構へ」：（１）mRNA 輸送制御因子 RNG105/caprin1 による長期記憶形成メカニズム
椎名伸之（基礎生物学研究所）（２）神経シナプスにおけるエピトランスクリプトームの内容と機能
王丹（京都大学・iCeMS）（３）演恐怖記憶想起後の記憶フェーズ移行のメカニズム
福島穂高（東京農業大学）（４）皮質領域における遠隔記憶の細胞・分子機構
金亮（東京大学）「記憶プロセスのリアルタイム観察」：（５）仮想空間内における課題遂行中ゼブラフィッシュ終脳神経活動イメージングにより明らかになった
意思決定機構鳥越万紀夫（理化学研究所 CBS）
（６）海馬における記憶情報表現：安定性と不安定性のあいだ佐藤正晃（埼玉大学）（７）海馬記憶エングラムからの記憶解読 －海馬記憶エングラムは経験の脳内表象へのインデックスである－
田中和正（理化学研究所 CBS）
（８）大脳皮質神経細胞集団による恐怖記憶の情報処理機構
揚妻正和（生理学研究所）
特別講演：（９）エピソード記憶を司る神経回路
北村貴司（UT Southwestern）「睡眠関連回路の記憶への関与」：（10）恐怖記憶の形成および表出におけるオレキシンの役割
征矢晋吾（筑波大学・IIIS）（11）レム睡眠の操作が可能なマウスを用いた睡眠の質が記憶や情動に及ぼす影響の解明
林悠（筑波大学・IIIS）（12）内側中核アセチルコリン作動性神経による睡眠と記憶の制御
山中章弘（名古屋大学）「新たな介入法による学習・記憶の理解」（13）学習過程における「意欲」の変動メカニズムの解明
牧野健一（東京大学）（14）Posterior parietal cortex による記憶連合制御
鈴木章円（富山大学）（15）ヒスタミン神経系の操作による記憶の回復
野村 洋（北海道大学）

427

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告【参加者名】
田中和正（理化学研究所・脳神経科学研究センター・神神経科学研究センター・意思決定回路動態研究チーム），

経回路・行動生理学研究チーム），林悠（筑波大学・

Ghandour Khaled（University of Toyama・Innovative life

国際統合睡眠医科学研究機構（WPI-IIIS）），松尾直毅（大sciences・Biochemisrty, Inokuchi laboratory），Abdou Kareem

阪大学・大学院医学系研究科・分子行動神経科学），奥（ University of Toyama ・ Department of Biochemistry ・野浩行（鹿児島大学・医歯学総合研究科・生化学・分子

Inokuchi lab），鳥越万紀夫（理化学研究所・脳神経科学生物学），南雅文（北海道大学・薬学研究院・薬理学

研究センター・意思決定回路動態研究チーム），片山和研究室），喜田 聡（東京農業大学・生命科学部バイオ

希（大阪大学 タンパク質研究所・理学研究科・疋田研究

サイエンス学科），大川宜昭（富山大学・大学院医学薬室），芹田龍郎（東京農業大学・バイオサイエンス学科・学研究部（医学）・生化学講座），金亮（東京大学大

動物分子生物学研究室），石川理絵（東京農業大学・生学院・医学系研究科・神経生化学教室），牧野健一（東命科学部バイオサイエンス学科・動物分子生物学研究

京大学・大学院薬学系研究科・薬品作用学教室），山中室），福島穂高（東京農業大学・生命科学部バイオサイ

章弘（名古屋大学・環境医学研究所・神経系分野２），

エンス学科・動物分子生物学研究室），王小林曉吾（大阪大学大学院・医学系研究科・分子行動神学・高等研究院 物質－細胞統合システム拠点・王丹グル

経科学講座），椎名伸之（基礎生物学研究所・細胞生物ープ），山口隆司（大阪大学・蛋白質研究所・高次脳機学領域・神経細胞生物学研究室），上野耕平（公益財団

能学研究室），近藤邦生（生理学研究所・生殖・内分泌法人東京都医学総合研究所・認知症・高次脳機能研究分系発達機構研究部門），堀尾修平（自然科学研究機構 生

野・学習記憶プロジェクト），野村

理学研究所・生体機能調節研究領域・生殖内分泌系発達洋（北海道大学・丹（京都大大学院薬学研究院・薬理学研究室），八木 健（大阪大機構研究部門），林学・生命機能研究科・），阿部こなみ（東京理科大学・科・システム神経薬理学），山田大輔（東京理科大学・理工学研究科 応用生物科学科専攻・古市研究室），佐野

薬学部薬学科・薬理学研究室），大橋りえ（基礎生物学

良威（東京理科大学・理工学部 応用生物科学科），大石研究所・神経細胞生物学研究室），尾藤晴彦（東京大学・

直哉（富山大学大学院・医学薬学研究部・生化学講座），

大学院医学系研究科・神経生化学分野），伊澤俊太郎（名石井千晶（東京理科大学大学院・理工学研究科 応用生物

古屋大学・環境医学研究所・神経系分野２），小島太郎

科学専攻・古市研究室），人羅(今村) 菜津子（北海道大（㈱ルシール・大阪営業所），山肩葉子（生理学研究所・

学大学院・薬学研究院・薬理学研究室），大田絢斗（大神経シグナル研究部門），村山正宜（理化学研究所・脳

阪大学 蛋白質研究所・大学院医学系研究科 医学専攻

神経科学研究センター・触知覚生理学研究トーム），河

博士課程・高次脳機能学研究室），疋田貴俊（大阪大学・

村菜々実（大阪大学・生命機能研究科・八木研究室），

蛋白質研究所・高次脳機能学研究室），揚妻正和（生理鍋倉淳一（生理学研究所・生体恒常性発達），鳴島 円

学研究所・生体恒常性発達研究部門），佐藤正晃（埼玉（生理学研究所・生体恒常性発達），江藤 圭（生理学

大学・脳末梢科学研究センター），田川義晃（鹿児島大研究所・生体恒常性発達），堀内

学大学院・医歯学総合研究科・神経筋生理学分野），小生体恒常性発達），竹田育子（生理学研究所・生体恒常林琢磨（理化学研究所・脳神経科学研究センター・意思性発達），佐藤

決定回路動態研究チーム），征矢晋吾（筑波大学・国際

吉原康平（生理学研究所・生体恒常性発達），森川 穂高

統合睡眠医科学研究機構），木下雅恵（理化学研究所・（生理学研究所・生体恒常性発達），Yeh Han-Yuan（生神経科学研究センター・意思決定回路動態研究チーム），

理学研究所・生体恒常性発達），Synchikova Anna（生理伊藤教道（名古屋大学医学部附属病院・薬剤部），北村

学研究所・生体恒常性発達），下田藍丸（国立研究開発

貴司（University of Texas Southwestern Medical Center・

法人 理化学研究所・脳神経科学研究センター・神経回

Department of Psychiatry and Department of Neuroscience・路・行動生理学チーム），水田恒太郎（京都大学・医学

Kitamura lab），浅井裕貴（富山大学・医学薬学研究部・研究科・システム神経薬理学），金子涼輔（群馬大学・生化学講座），鈴木章円（富山大学大学院・医学薬学研

医学系研究科・附属生物資源センター），戸松彩花（生

究部(医学)・生化学講座），岡本

理学研究所・システム脳科学研究領域・認知行動発達機

仁（理化学研究所・脳428

康紀（京都大学大学院・医学研究

浩（生理学研究所・

彩（生理学研究所・生体恒常性発達），生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

構研究部門），佐竹 伸一郎（生理学研究所神経シグナル），

動発達研究部門），木村梨絵（生理学研究所視覚情報処

郷 康広（EXCELLS 認知ゲノム），村越秀治（生理学研

理研究部門）

究所多光子顕微鏡室），植松明子（生理学研究所認知行【概要】
本研究会では，各階層の記憶研究者が一堂に集まり，

眠研究をリードする 3 人の研究者に，「睡眠関連回路の

現在の記憶研究で特に注視されている 4 つのテーマに関

記憶への関与」について研究結果を紹介いただいた。そするセッションを，新進気鋭の若手研究者の講演によっして，4 つめのセッションでは，「新たな介入法によるて構成するという試みにより，各テーマに十分に集中し学習・記憶の理解」と題し，学習効率に寄与する意欲や，情報を共有することを目指した。1 つめのセッションで

PTSD の治療法に繋がる恐怖の連合記憶の人為的解離，は，「記憶の変遷・その分子機構へ」と題し，4 人の研究

そして，思い出せなくなった記憶の回復といった，QOL

者に獲得，固定化，消去，再固定化，遠隔記憶形成といの向上に繫がる研究成果を紹介いただいた。さらに，テう記憶の時間的変遷の各ポイントにおける分子機構や，

キサス大学から北村貴司博士においでいただき，博士がmRNA の神経細胞内分布を制御する新規修飾機構と認

これまでに明らかにしてきたエピソード記憶の構成に知機能との関連という既存の概念を越えた新しい知見必要な「場所」「時間」「人物」情報を処理する各神経を紹介いただいた。2 つめのセッションでは，「記憶プ回路に関して情報の詰まった特別講演をいただいた。

ロセスのリアルタイム観察」と題し，Ca2+イメージング

このように，記憶研究の最先端の情報をお互いに共や光遺伝学と生理学の融合といった最新技術の適用で有・補完することができたとともに，学生から研究室を明らかとなった，記憶の脳内表現様式を 4 人の研究者に主宰する先生方まで幅広い層の参加者の交流の機会に紹介いただいた。また近年，睡眠による記憶情報処理過なったと感じている。この研究会が契機となり，日本発程での重要な役割が示唆されていることから，日本の睡の画期的な記憶研究の新展開に繫がることを期待する。

（1）mRNA 輸送制御因子 RNG105/caprin1 による長期記憶形成メカニズム
椎名伸之 1,2,3（1 基礎生物学研究所，2 生命創成探究センター（ExCELLS），3 総合研究大学院大学）
長期記憶形成には，脳におけるタンパク質合成が必要

る長期記憶の形成には重大な欠陥を示した。さらに，である。しかし，それに関与するメカニズムは十分に理RNG105 の欠損は，AMPA 受容体の樹状突起表面発現調

解されていない。我々は，RNG105（別名 caprin1）の機節因子をコードする mRNA 群の樹状突起局在を低下さ能が長期記憶の形成に必須であることを見出した。

せた。この mRNA 樹状突起局在低下は，樹状突起におけ

RNG105 は，神経樹状突起への mRNA 輸送および後シナ

る AMPA 受容体表面発現低下およびシナプス伝達（EPSP）

プス（スパイン）近傍における局所的翻訳に関与するの低下と一致した。以上の結果から，RNG105 は，mRNA「RNA 顆粒」を構成する主要な RNA 結合タンパク質で樹状突起局在の重要な制御因子として機能し，長期記憶ある。大脳および海馬で RNG105 を欠損したマウスは，形成に必須の役割を果たすことが明らかになった。

数分間の短期記憶は形成したが，数日から数週間にわた429

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（2）神経シナプスにおけるエピトランスクリプトームの内容と機能
王丹（京都大学 高等研究院 物質−細胞システム拠点）

ニューロエピジェネティック装置の制御と機能は過個体発生，癌，免疫，肥満など多くの生命分野に寄与す

去 30 年の間に確立された分野であり，脳の発達障害，老ることが明らかになったが，脳の高次機能における役割化の制御や，認知機能，精神・神経疾患の病因解明およは明らかではない。筆者は「mRNA メチル化修飾によるび予防，診断，治療法の開発あらゆる神経科学分野にわ

細胞遺伝情報『地方分権型』制御メカニズム」を提唱し，たって，脳研究に大きなインパクトを与えた。エピジェ

シナプスに局在するメチル化アデノシン塩基(m6A)をもネティック装置のターゲットはゲノム DNA とクロマチ

つ mRNA および lncRNA をゲノムワイドで解析したエピン構造である。一方，RNA をターゲットとした化学修飾

トランスクリプトームの初期草案（initial draft）を発表しは自然界に 150 種類以上存在し，2017 年にはその全貌をた（Nat Neurosci, 2018）。この初期草案には，ヒト神経表す「エピトランスクリプトーム」という研究分野が提発達および精神疾患に関与する数千もの転写物が記載唱された。化学修飾は mRNA のプロセッシング/スプラ

されており，その詳細な機能メカニズムは不明なままでイシング，局在，安定性，分解，または翻訳を制御し，ある。

（3）恐怖記憶想起後の記憶フェーズ移行のメカニズム
福島穂高（東京農業大学生命科学部バイオサイエンス学科）

恐怖記憶が想起されると，恐怖反応を維持／強化する

憶フェーズについて解析を進めている。受動的回避反応

再固定化が誘導される。一方，持続的に，または繰り返

課題では，明箱と暗箱に分かれた装置を用いて，マウス

し恐怖記憶が想起されると，恐怖反応の表出を抑制するが明箱から暗箱へ移動後に暗箱内で電気ショックを与消去が誘導される。このように，恐怖記憶が想起されるえる。この翌日にマウスを明箱に再暴露すると再固定化と，恐怖反応が強化あるいは減弱される。従って，想起／強化が誘導され，明箱から暗箱へ移動後に，暗箱に 10後の記憶フェーズの解明は恐怖記憶を原因とする心的分間滞在させると消去が誘導された。興味深いことに，

外傷後ストレス障害 (PTSD) の治療方法開発に有効で暗箱に 1 分間のみ滞在させた場合では，再固定化も消去ある。しかし，これまでの研究では再固定化と消去がも誘導されず，再固定化から消去への移行段階となるこ

別々に解析されているため，再固定化から消去へスイッとが示唆された。本発表では，恐怖記憶想起後に再固定チする機構は分かっていない。我々は恐怖条件付け文脈化をキャンセルし，消去を開始する機構について紹介す学習課題及び受動的回避反応課題を用いて，想起後の記る。

（4）皮質領域における遠隔記憶の細胞・分子機構
金亮（東京大学・大学院医学系研究科・神経生化学分野・特任助教）

長期記憶形成には二つのプロセスが存在する。まず記の後「システムレベルの固定化」と呼ばれるプロセスに

憶は，可塑的変化を介して急速に海馬に獲得され，そのより，時間と共に，海馬-皮質間相互作用を介して皮質内後，新規遺伝子発現及びタンパク質合成を介したプロセに徐々に移行し，長期的に貯蔵される。これまでに，細スを経て一時的に貯蔵される(細胞レベルの固定化)。そ胞レベルの固定化の細胞・分子機構については多く研究

430

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告がなされてきたが，システムレベルの固定化のメカニズ

ロトエングラムがエングラムへと転換されることによムについては，未だ不明な点が多いのが現状である。本り，海馬から皮質領域へ記憶が転送されることが明らか研究では，システムレベルの固定化の細胞・分子機構をとなった。さらに，プロトエングラムからエングラムへ

明らかにするため，活動した神経細胞群を，時期・空間の転換を制御する分子メカニズムの解明から，細胞レベ特異的に標識・操作可能な新規遺伝子改変動物を作成しルの固定化に関与するプロセスが，システムレベルの固た。これを用いて，文脈依存的恐怖条件付け記憶獲得時定化にも寄与する可能性が示唆された。これらの結果は，に，海馬で形成される「エングラム」と独立して，皮質

遠隔記憶形成における時空間ダイナミクスを規定する領域において「プロトエングラム」が形成され，このプ

細胞・分子機構の一端を明らかにするものである。

（5）仮想空間内における課題遂行中ゼブラフィッシュ終脳神経活動イメージングにより明らかになった意思決定機構
鳥越万紀夫 1，Tanvir Islam1，柿沼久哉 1，Chi Chung Alan Fung2，磯村拓哉 3，
島崎秀昭 3，青木田鶴 1，豊泉太郎 3，深井朋樹 2，岡本仁1

（1 理化学研究所・脳神経科学研究センター・意思決定回路動態研究チーム，
2 理化学研究所・脳神経科学研究センター・神経情報・脳計算研究チーム，
3 理化学研究所・脳神経科学研究センター・数理脳科学研究チーム）

予測に対する誤差をコードしている神経細胞を明らか

状況に応じた最適な行動選択を行うことは生物生存にしようと試みた。

にとって必要不可欠である。
本研究ではこの実態を明らかにするため，ゼブラフィ

解析の結果，能動回避学習において誤差をコードする 3ッシュ成魚をモデル動物とし，学習中の神経活動を捉えつの神経細胞群を同定した。これらは 1：景色が後ろに動(VR)‐2 光子 Ca2+ イメージングシス

くという予測に対する誤差，2：ゴールに到達するというテムを構築した。成魚は課題学習能力と行動選択に寄与

予測に対する誤差，3：予測したゴールの色に対する誤差する神経回路を有しており，小さな脳であるため複数のであった。これら神経細胞群は魚がゴールに到達する過程

脳領域からの神経活動を捉えることができる。また魚ので活動が下がる。以上の結果は，魚は学習によって脳内に動きに反応して景色が動く VR 内において嫌悪刺激を用

目標を達成するために継時的に変化する最適な感覚情報

いた能動回避・受動回避学習を行わせた。さらに学習成の予測を確立し，予測と現実状態との誤差を最小化するた

立後，魚の動きを VR に反映しない環境下に置くことでめに最適な行動選択を行うことが示唆された。

るため，仮想空間（6）海馬における記憶情報表現：安定性と不安定性のあいだ佐藤正晃（埼玉大学／理化学研究所）

学習や経験の後に「記憶」として脳内に蓄えられる情報的な研究に積極的に導入されているカルシウムイメージン

は，一定の期間安定に保持される必要があると同時に，将グは，特定の細胞の存在とその解剖学的位置を画像上で知来のさらなる学習に対応して柔軟に変化することができなることができること，およびある一定の領域に存在する細ければならない。このような２つの相反する性質は，記憶胞の活動を高密度かつほぼ網羅的に記録できるなどの利点の形成に重要な役割を果たす海馬の神経回路においてどのから，細胞活動の長期的変化を追跡する研究に適している。

ように実現されているのであろうか。近年，海馬の生理学

本講演では，頭部固定下のバーチャルリアリティ環境にお431

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

いて空間学習するマウスの海馬 CA1 野の場所細胞地図のムイメージングで解析した我々の知見を紹介し，海馬にお形成と可塑性を，二光子レーザー顕微鏡を用いたカルシウ

ける記憶情報の表現様式について議論したい。

（7）海馬記憶エングラムからの記憶解読－海馬記憶エングラムは経験の脳内表象へのインデックスである－
田中和正（理化学研究所 脳神経科学研究センター 神経回路・行動生理学研究チーム）
エピソード記憶は海馬の神経細胞群が担っている。近を完全に再配置させており，記銘時に表現していた空間

年，記憶エングラムの光遺伝学的操作によって，これら情報は全く保持していなかった。一方で，記憶エングラ神経細胞が記憶の想起に必要かつ十分であることが示

ムの活動量自体は経験している文脈のアイデンティテ

されてきた。しかしながら，これらエングラムの活動パ

ィを正確に反映していた。これらの結果は，海馬内の神ターンや，記憶における具体的な役割については全くの経細胞群に正確な空間情報を担う一群と，それとは独立未知である。我々は，文脈記憶の記銘時に海馬 CA1 におして文脈アイデンティティの表象として機能する一群ける場所細胞の一部が記憶エングラムとなることを見がいることを示している。これらの結果から，記憶エン出した。さらに記憶想起時の記憶エングラムの活動を解グラムがエピソード記憶のインデックスとして機能し析したところ，予想とは逆にこれらの細胞は場所受容野ているとする仮説を提唱する。

（8）大脳皮質神経細胞集団による恐怖記憶の情報処理機構
揚妻正和（自然科学研究機構 生理学研究所 生体恒常性発達研究部門）

大脳皮質は，知覚，随意運動，思考，記憶など，様々集団としての制御の実態を把握する上では，単一神経な脳の高次機能を担っており，これまでに広く研究の対

細胞分解能で多数の神経から活動を記録する必要があ象とされてきた。脳機能とそれに伴う情報処理機構を理るが，従来は技術的な制約により困難であった。そこで解する上で，そこで働く遺伝子を理解しただけでは不十我々は 2 光子神経活動イメージング技術によりそれを克分であり，個々の細胞レベルでの理解に加え，「神経細服し，大脳皮質での神経集団による情報コーディング

胞集団」としての活動を包括的に理解することが必要で（population coding）の基盤について明らかにしてきた。

ある。これまでの研究により，大脳皮質での情報処理に

今回の発表では，この技術を用いて進めてきた「前頭おいては，神経細胞集団は全体として非常に精密に制御

前皮質による恐怖記憶制御」に関する内容を中心にお話されなければならないことが強く示唆されている。

しさせて頂きたい。

（9）エピソード記憶を司る神経回路
北村貴司（Takashi Kitamura）（テキサス大学サウスウェスタン医学センター精神神経部門・神経科学部門，助教授（Assistant Professor））
本セミナーでは，海馬と密接に神経連絡のある大脳嗅内所”“時間”と“人物”の情報を符号化する神経回路の同皮質に注目し，エピソード記憶の重要な要素である，“場定に関して講演する。光遺伝学，ウイルス感染による遺伝432

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

子操作，細胞種特異的な分子マーカーの同定，パッチクラかにした。
自由行動下のマウスの大脳嗅内皮質 II 層から，ンプなどを組み合わせた，分子回路遺伝学的手法を駆使し，細胞種特異的にカルシウムイメージングを行い，特定の2014 年に，私たちのグループは，大脳嗅内皮質－海馬間「場所」の情報を符合化する神経細胞群，オーシャンセル

で全く新しい抑制性神経回路を発見した。げっ歯類の大脳を同定した。一方で，同じ II 層に位置するアイランドセ

嗅内皮質 II 層で球状セルクラスターを形成している神経

ルは特定の場所に反応しせず，むしろ。タイミングを符号

細胞群を発見し，これをアイランドセルと命名した。アイ化することが分かった 。「人物」の情報は，腹側の海馬

ランドセルは，神経軸索を海馬 CA1 野に直接投射し，CA1にコードされていた。また，大脳嗅内皮質 Va 層 の細胞

野 SL 層に位置する抑制性神経細胞とシナプスを作り，大は，直接，前頭前皮質へ投射し，その投射は遠隔記憶の形

脳嗅内皮質―海馬の神経回路内で Feedforward inhibition 回成に関与した。以上より，エピソード記憶の構成に必要な路として働く。光遺伝学を用いて学習中の動物のアイラン「場所」「時間」「人物」の情報は，大脳嗅内皮質，海馬

ドセルの活動を特異的に操作することによって，アイランの異なる細胞種によって別々に符合化されていることがドセルが動物の行動のタイミングを制御することを明ら明らかとなった。

（10）恐怖記憶の形成および表出におけるオレキシンの役割」
征矢晋吾（筑波大学 国際統合睡眠医科学研究機構）
顕著な情動刺激は視床下部外側野に存在するオレキ

LC-NA ニューロン特異的に ChR2 を発現させ，手がかり

シンニューロンを賦活し，状況に応じた行動を継続する

依存的な恐怖条件付けを行った後，類似の仕様の異なるために覚醒の維持や自律神経応答の亢進が観察されるケージで光刺激を行った。その結果，手がかりを提示しが，恐怖反応におけるオレキシンの役割は不明である。

ないにも関わらず顕著な恐怖反応の増加が見られた。こ手がかり依存的恐怖条件付けを行なった後，想起テストの現象はホームケージでは観察されないことから，オレ直前に OX1R 拮抗薬を投与した結果，テストにおける恐キシンによる刺激をうけた NA ニューロンは，下流の LA

怖反応は著しく減弱した。さらに，薬理遺伝学を用いてニューロンに働きかけ，予め成立していた恐怖記憶を汎

OX1R が豊富に発現する青斑核のノルアドレナリンニュ

化させ，恐怖の応答を強めることが明らかになった。こーロン（LC-NA ニューロン）特異的に hM4Di を発現さ

れらの結果から，睡眠覚醒の制御に関わるオレキシンはせ，CNO 投与により抑制した結果，手がかりに対する恐OX1R を介して扁桃体に入力する LC-NA ニューロンを

怖反応は著しく減弱した。一方，LC に投射するオレキシ

調節し，恐怖反応の表出に重要な役割を果たすことが示

ンニューロン，または，扁桃体外側部（LA）に投射する

唆された。

（11）レム睡眠の操作が可能なマウスを用いた睡眠の質が記憶や情動に及ぼす影響の解明
林悠（筑波大学国際統合睡眠医科学研究機構（WPI-IIIS））

私たち哺乳類の睡眠は，一晩の間に 2 種類のステージ，の役割の解明を目指し，マウスにおいて，レム睡眠制御

すなわちノンレム睡眠とレム睡眠を行き来する。レム睡細胞を同定し，その活動を遺伝学的に操作することで，眠は睡眠全体の 15 ％程度にしか満たないが，この間，レム睡眠を人為的に増やしたり減らしたりすることに寝ているにも関わらず脳は活発に活動し，鮮明な夢が生取り組んできた。これまでに，マウスのレム睡眠を一時み出される。このような独特な生理状態が何のためにあ的に阻害または増加した際の影響を解析した結果，レム

るかは，脳科学の大きな謎であった。私たちはレム睡眠

睡眠にはシナプス可塑性や記憶の定着を促す徐波とい433

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

う神経活動を促す効果があることが明らかとなった。さウスの行動などを調べることにより，レム睡眠が個体レらに最近では，レム睡眠を長期的に減少または増加させベルで記憶や情動に果たす役割が明らかになると期待た遺伝子組換えマウスの作製にも成功した。これらのマされる。

（12）内側中核アセチルコリン作動性神経による睡眠と記憶の制御
山中章弘（名古屋大学環境医学研究所）
アセチルコリン作動性神経は，脳内に広く分布していを発現させ，その機能を解析した。順行性標識によって，るが，前脳基底核周辺に存在するものと，脳幹部に存在

投射先を調べたところ，内側中核のアセチルコリン作動するものの 2 つに大別できる。前者は，注意，記憶，学性神経は海馬だけに投射していることが分かった。カル習などに関わっていると考えられており，後者は睡眠覚

シウムイメージングを用いた活動記録によって，これら

醒調節に関わっているとされている。しかし，その生理の神経が覚醒時とレム睡眠時に活動することが明らか的役割については十分分かっていない。今回我々は，前になった。また，この神経を脱落させると，レム睡眠時

脳基底核のアセチルコリン作動性神経のうち，内側中核間の短縮と，記憶形成と保持の向上が認められた。逆に，のアセチルコリン作動性神経が，睡眠覚醒と記憶の制御

薬理遺伝学にて活性化させるとレム睡眠時間の増加と，に関わっていることを明らかにした。アセチルコリン作

記憶形成の抑制・消去が生じた。これらのことから，内動性神経特異的に Cre リコンビナーゼを発現する ChAT-

側中核のアセチルコリン作動性神経が，睡眠覚醒調節とCre マウスとアデノ随伴ウイルスベクターを用いて，内記憶の制御に関わっていることが明らかになった。

側中核のアセチルコリン作動性特異的に様々な遺伝子（13）学習過程における「意欲」の変動メカニズムの解明
牧野健一，池谷裕二（東京大学大学院薬学系研究科薬品作用学教室）

私たちは，困難な問題に直面したとき，その問題解決への意欲の変化を捉えるため，ノーズポーク試験におけるの難渋ゆえに，途端に「意欲」を失ってしまうことがある。

新規ルール学習の行動試験系を構築した。さらに，試験「意欲」に関わる脳領域の 1 つとして，前帯状皮質 (ACC)中の ACC の活動を薬理学的に不活性化し，意欲変動のが知られている。例えば，マウス ACC を薬理学的に不活観察を行った。

性化することで，物理的な障壁を乗り越える意欲が減少す

これらの実験から，ACC の活動がタスク参加への意欲

ることが報告されている (Walton, Rushworth, J Neurosci,の発揮に必要であること，さらには課題の失敗後におけ

2003; Schweimer, Hauber, Learn Mem, 2006)。

る意欲の減退を防ぐため，すなわち，意欲を保持するた

しかし，その一方で，課題遂行中の意欲の逐次的な変めに ACC の活動が重要である可能性が示唆された。こ

動に伴った ACC における神経回路動態に関しては，ほれらの結果を基に，意欲の変動を引き起こす ACC の神

とんど知られていない。そこで，本研究では，上記命題

経回路動態の解明へ挑む。

を解明することを目的として，学習過程におけるラット434

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（14）Posterior parietal cortex による記憶連合制御
鈴木章円（富山大学大学院 医学薬学研究部(医学) 生化学講座）
恐怖条件付け文脈学習課題(Contextual fear conditioning

憶および CS-US 連合記憶をそれぞれ評価する新規行動実test)では，条件刺激 (CS) と無条件刺激 (US) が提示され験系を確立し，各記憶に対する PPC 領域の役割を評価しると両者の間に連合が生じ，恐怖連合 (CS-US) 記憶が形た結果，PPC 領域は CS-US 連合を特異的に制御する脳領成されるが，その連合メカニズムは不明な点が多い。

域であることを発見した。

このような背景のもと，我々は恐怖条件付け文脈学習課

最後に，PPC の活動を人為的に調節することで連合を

題をベースとした CPFE (Context Pre-exposure Facilitation

制御できるか否かを検討した結果，
PPC の活動を調節する

Effect) 課題を用いて，連合を解析する新規行動実験系をことで，人工的な CS-US 連合記憶の創出(過誤記憶の創出)確立した。そして，刺激後の経過時間依存的に局在が変化

や一度形成された恐怖連合記憶の解離にも成功した。以上する Arc RNA の特性を利用した生化学的手法を組み合わの結果から，PPC は連合を特異的に制御する領域であり，せ，CS-US 連合に応答する脳領域を網羅的に検索した結

その活性を人為的に調節することで連合を制御すること

果，大脳皮質の 1 領域である頭頂連合野 (Posterior Parietal

ができることが示唆された。

Cortex; PPC) を発見した。さらに我々は CS 記憶，US 記（15）ヒスタミン神経系の操作による記憶の回復
野村洋（北海道大学 大学院薬学研究院 薬理学研究室）

時間が経過して思い出せなくなった記憶も，脳内に痕跡

スト thioperamide もしくは betahistine をマウスに投与するとして残っており，自発的に蘇ることがある。しかし，こと，嗅周皮質の H2 受容体を介して，思い出せなくなったのように忘れてしまった記憶の想起を薬物によって促進記憶を思い出せるようになった。ヒスタミンは嗅周皮質ニさせる方法は確立されていない。脳内ヒスタミン神経系はューロンの自発活動を増大させ，学習時に活動した嗅周皮

注意や覚醒と共に記憶・学習に関与する。ヒスタミン H3

質ニューロンの再活性化を引き起こした。また，betahistine受容体はヒスタミンやその他の神経伝達物質の放出を抑はヒトの記憶想起を改善し，特にプラセボ投与時の成績が制するため，ヒスタミン H3 受容体逆アゴニストはヒスタ

悪い被験者において想起改善が大きく認められた。以上のミン放出を増強させる。そこで私たちは，ヒスタミン H3

結果から，ヒスタミン H3 受容体逆アゴニストは，ヒスタ受容体逆アゴニストの投与によって，思い出せなくなった

ミン放出の脱抑制を介して嗅周皮質における記憶痕跡を記憶を回復させられるのではないかと考え検証した。新規

活性化し，思い出せなくなった記憶を回復させると考えら

物体認識記憶のテスト前にヒスタミン H3 受容体逆アゴニ

れる。

435

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

16．情動の神経回路機構とその破綻
2018 年 9 月 18 日－9 月 19 日
代表・世話人：疋田貴俊（大阪大学蛋白質研究所 高次脳機能学研究室）
所内対応者：鍋倉淳一（生理学研究所生体恒常性発達）（１）大脳基底核から情動の神経回路機構とその破綻を考える
疋田貴俊（大阪大学・蛋白質研究所）（２）中脳ドーパミンニューロンの報酬コンテクストに依存した信号モード変化
松本英之（大阪市立大学大学院医学研究科神経生理学）（３）精神疾患発病脆弱性に関わる脳内分子・神経メカニズム内田周作（京都大学大学院医学研究科メディカルイノベーションセンター）（４）うつ病の神経回路 ～fMRI を用いた診断・治療法開発の試み～
岡田剛（広島大学・医歯薬保健学研究科・精神神経医科学）（５）マウス反復社会挫折ストレスによる脳内炎症様反応を介した情動変容の誘導。
北岡志保（神戸大学大学院 医学研究科 薬理学分野）（６）侵害受容扁桃体における神経ペプチド CGRP の役割
高橋由香里（東京慈恵会医科大学・神経科学研究部）（７）扁桃体中心核分子マーカーを手掛かりとした情動制御機構の解明
竹本さやか（名古屋大学・環境医学研究所）（８）情動行動と脂質栄養
竹内絵理（国立精神・神経医療研究センター）（９）手綱核・脚間核経路による社会的闘争制御のシナプス機構
木下雅恵（理化学研究所・CBS）（10）適応的な攻撃行動の破綻に関わる神経回路としての背側縫線核の役割
高橋阿貴（筑波大学 人間系 行動神経内分泌学）（11）神経発達症モデルマウスの作成とその神経回路の解析
久保健一郎（慶應義塾大学・医学部・解剖学）（12）自発神経活動による大脳神経回路の形成機構
田川義晃（鹿児島大学大学院医歯学総合研究科・神経筋生理学）（13）マウスのフェロモンによる性行動制御の神経回路基盤
宮道和成（理化学研究所生命機能科学研究センター）【参加者名】
古屋敷智之（神戸大学大学院・医学研究科・薬理学分野），

生命機能科学研究センター・比較コネクトミクス研究チ

南雅文（北海道大学・薬学研究院・薬理学研究室），

ーム），永井 碧（神戸大学・医学研究科・薬理学教室），

谷口将之（神戸大学・医学研究科・薬理学分野），永井竹内絵理（国立精神・神経医療研究センター・神経研究

裕崇（神戸大学大学院・医学研究科・薬理学分野），秋所・疾病研究第四部），坂手里彩（神戸大学大学院・医山 智志（神戸大学大学院・医学研究科・薬理学教室），

学研究科・薬理学研究室），山本

國石洋（国立精神・神経医療センター・精神保健研究

生理学１），小林曉吾（大阪大学大学院・医学系研究科・所・精神薬理研究部），高橋阿貴（筑波大学・人間系・分子行動神経科学講座），松尾直毅（大阪大学・大学院

行動神経内分泌学研究室），宮道和成（理化学研究所・医学系研究科・分子行動神経科学），内田周作（京都大436

亮（金沢医科大学・

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

学・大学院医学研究科メディカルイノベーションセンタ

究室），高橋由香里（東京慈恵会医科大学・総合医科学

ー・SK プロジェクト），上野耕平（公益財団法人東京都研究センター・神経科学研究部），加藤総夫（東京慈恵

医学総合研究所・認知症・高次脳機能研究分野・学習記

会医科大学・神経科学研究部），近藤邦生（生理学研究

憶プロジェクト），久保健一郎（慶應義塾大学・医学部・所・生殖・内分泌系発達機構研究部門），菅森義真（ウ

解剖学），岡田剛（広島大学・医歯薬保健学研究科・エイブフロント有限会社・光学事業部 光学機器課），堀精神神経医科学），疋田貴俊（大阪大学・蛋白質研究所・

尾修平（自然科学研究機構 生理学研究所・生体機能調節

高次脳機能学研究室），人羅（今村）菜津子（北海道大研究領域・生殖内分泌系発達機構研究部門），酒井雅子

学大学院・薬学研究院・薬理学研究室），大田絢斗（大（㈱エクォス・リサーチ・三河安城研究室・三河安城研

阪大学 蛋白質研究所・大学院医学系研究科 医学専攻究室），Wang Dan Ohtan（京都大学・高等研究院 物質－

博士課程・高次脳機能学研究室），山口隆司（大阪大学・

細胞統合システム拠点・王丹研究室），笠井淳司（大阪

蛋白質研究所・高次脳機能学研究室），瓜生

藍（神戸大学・大学院薬学研究科・神経薬理学分野），富田健太

大学大学院・医学研究科・薬理学分野研究室），松本英（愛知大学・文学部心理学科・関義正研究室），山肩葉之（大阪市立大学・大学院医学研究科・神経生理学），

子（生理学研究所・神経シグナル研究部門・神経シグナ

揚妻正和（生理学研究所・生体恒常性発達研究部門・生ル研究部門），村山正宜（理化学研究所・脳神経科学研

体恒常性発達研究部門），木下雅恵（理化学研究所・脳究センター・触知覚生理学研究チーム），河村菜々実（大神経科学研究センター・意思決定回路動態研究チーム），

阪大学・生命機能研究科・八木研究室），早坂直人（名宇木遥（北海道大学・薬学部・薬理学研究室），田川

古屋大学 環境医学研究所・神経系分野２），鍋倉淳一（生

義晃（鹿児島大学大学院・医歯学総合研究科・神経筋生理学研究所・生体恒常性発達），鳴島 円（生理学研究所・理学分野），櫻井航輝（大阪大学・蛋白質研究所・高次

生体恒常性発達），江藤 圭（生理学研究所・生体恒常

脳機能学研究室（疋田研究室）），岡本 仁（理化学研性発達），堀内究所・脳神経科学研究センター・意思決定回路動態研究

竹田育子（生理学研究所・生体恒常性発達），佐藤 彩チーム），関口正幸（国立精神・神経医療研究センター（生理学研究所・生体恒常性発達），吉原康平（生理学

神経研究所・疾病研究第 4 部・第二研究室），鳥越万紀

研究所・生体恒常性発達），森川 穂高（生理学研究所・

夫（理化学研究所・脳神経科学研究センター・意思決定

生体恒常性発達），Yeh Han-Yuan（生理学研究所・生体回路動態研究チーム），片山和希（大阪大学 蛋白質研究

恒常性発達），Synchikova Anna（生理学研究所・生体恒所・理学研究科・疋田研究室），大川宜昭（富山大学・

常性発達），戸松彩花（生理学研究所・システム脳科学

大学院医学薬学研究部（医学）･生化学講座），米谷匡史

研究領域・認知行動発達機構研究部門），則武（大塚製薬・医薬品事業部・中枢神経疾患研究所），北理学研究所・認知行動発達），植松明子（生理学研究所・

岡志保（神戸大学大学院・医学研究科・薬理学分野），

認知行動発達），吉田凪子（生理学研究所・認知行動発

竹本さやか（名古屋大学・環境医学研究所・神経系分野

達），大塚Ⅰ），上田修平（名古屋大学・環境医学研究所・神経系分

嘉豪（生理学研究所・視覚情報・），木村梨絵（生理学野Ⅰ），藤原万櫻（名古屋大学・環境医学研究所・神経系

研究所・視覚情報），後藤哲平（生理学研究所・遺伝子

分野Ⅰ），本岡弓佳（神戸大学・医学研究科・薬理学研究

改変動物作製室）

室），聶

浩（生理学研究所・生体恒常性発達），厚（生岳（生理学研究所・大脳神経回路論），呉翔（神戸大学大学院・医学研究科・薬理学研【概要】
ヒトや動物の情動は社会生活を営む上で必須な行動

ける異常な情動・行動を情動の神経回路機構の破綻としの一つであり，情動の異常はうつ病など多くの精神疾患て捉えることで，新たな視点で精神疾患病態を考えるとで見られ，不自由な日常生活の一因となっている。しか共に，あらためて情動の神経回路機構を理解することをしながら，精神疾患における異常な情動の発生メカニズ目的とした。特に，臨床医学・医療と基礎研究のトラン

ムや病態生理は未解明のままである。そこで，本研究会

スレーショナル領域の強化を目指すために，臨床医療に「情動の神経回路機構とその破綻」では，精神疾患にお従事している医学研究者とメカニズム解明を目指す基437

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

礎医学者との討論を行った。また，最新の神経回路研究た。これらによって，情動と精神疾患のメカニズム解明法を開発して独自に研究を進めている若手神経回路研に向けて，神経回路機構を含む新たな視点から共同研究

究者に情動研究・精神疾患病態研究に参加してもらうきを進めるきっかけとなった。

っかけとなるよう，幅広い研究者に参加をしていただい（1）大脳基底核から情動の神経回路機構とその破綻を考える
疋田貴俊（大阪大学蛋白質研究所高次脳機能学研究室）
ヒトや動物の情動は社会生活を営む上で必須な行動

報酬行動に，間接路は忌避行動にそれぞれ重要であるこの一つであり，情動の異常はうつ病など多くの精神疾患とを示してきた。さらに，パブロフ型条件付け学習行動で見られ，不自由な日常生活の一因となっている。しかや逆転学習行動などにおいて，直接路と間接路がそれぞしながら，精神疾患における異常な情動の発生メカニズ

れ別々の役割を担っていることが分かった。精神疾患でムや病態生理は未解明のままである。私たちは，これまみられる情動行動の異常の背景に，これらの神経回路機で大脳基底核神経回路に着目して，情動の脳内基盤と精構の破綻を想定し，精神疾患モデルマウスでみられる神神疾患病態を研究してきている。特に報酬・忌避行動に

経回路病態の解析をすすめている。

おける大脳基底核神経回路制御機構を解析し，直接路は（2）中脳ドーパミンニューロンの報酬コンテクストに依存した信号モード変化
松本英之（大阪市立大学大学院医学研究科神経生理学）

ドーパミンは報酬や罰からの学習に重要な役割を果をどのようにコードするのか，さまざまな「匂いと価値たすと考えられている。中脳ドーパミンニューロンは，の連合学習課題（古典的条件付け課題）」を用いて調べ実際に得られる報酬の価値と，予測された報酬の価値のた。報酬を得られる頻度が低い課題では，ドーパミンニ

誤差を計算し，報酬の「予測誤差」を信号していると考ューロンは嫌悪に対して抑制性応答を示し，報酬と嫌悪えられる。しかし，ドーパミンニューロンが罰の情報をを一次元の価値軸に統合してコードし，さらに報酬と嫌どのように統合するのか，現在大きな議論になっている。

悪の両方に対する予測誤差信号を示した。一方で，（一

これまでの結果が一貫しないのは，ドーパミンニューロ

般的に用いられるような）報酬の頻度が高い課題では，ンの活動を実験中に確実に同定することが難しかった

ドーパミンニューロンは嫌悪刺激に対して短潜時の興ことが理由の一つに考えられる。そこで本研究では，ド奮性応答を示し，これが嫌悪の負の価値に対する活動のーパミンニューロンを確実に同定するため，電気生理学

抑制を見えにくくしていることがわかった。以上のこととオプトジェネティクスを組み合わせた細胞同定技術

は，ドーパミンニューロンが報酬コンテクストに応じてを利用した。その上で，ドーパミンニューロンが罰情報

信号モードを変化させている可能性を示唆している。

438

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（3）精神疾患発病脆弱性に関わる脳内分子・神経メカニズム内田周作（京都大学大学院医学研究科メディカルイノベーションセンター）
うつ病の発症・病態メカニズムは未だに不明であるが，発現パターンには性差が認められる。しかしながら，うつ慢性ストレスによる脳神経細胞の構造的・機能的変化に起病の発症・病態メカニズムにおける個体差・性差構築のメ

因する神経ネットワーク変容といった神経可塑性障害仮カニズムは不明である。この問題が解決できれば，ストレ説が提唱されている。神経可塑性には脳内の遺伝子発現調ス性精神疾患の発症・病態メカニズムの解明，新たな予防節機構が重要な役割を担っている。うつ病患者や慢性スト法・治療法の確立，個別化医療・性差医療への展開が期待

レスを負荷したうつモデルマウスの脳内では，様々な遺伝できる。本発表では，精神疾患の発症リスクとなるストレ子の発現異常が認められており，脳内ストレス適応機構に

ス脆弱性の個体差・性差構築の分子基盤として，内側前頭おける遺伝子発現制御の重要性が伺える。一方，ストレス前皮質におけるヒストン脱メチル化酵素を介したエピジ

フルなライフイベントを経験したすべての人がうつ病をェネティックな遺伝子発現制御が重要な役割を担ってい発症するわけではなく，むしろ大多数の人はストレスに適ること，神経基盤として内側前頭前皮質を起点とした神経

応して精神的安定性を維持することができる。また，うつネットワークのストレス対処行動に対する役割に関する

病患者における女性比率の高さや死後脳における遺伝子知見を紹介したい。

（4）うつ病の神経回路～fMRI を用いた診断・治療法開発の試み～
岡田剛（広島大学・医歯薬保健学研究科・精神神経医科学）

うつ病は抑うつ気分や興味・喜びの喪失をはじめとしたしやすいことから，精神疾患の病態研究においても著しく様々な症状により構成される異種性の高い症候群で，治療普及し多くの研究成果が報告されている。うつ病の病態に反応性や経過も一律ではないが，うつ病患者の個々の治療関しても，情動や認知機能の基盤となる神経回路におけるを決定するための生物学的な検査法はいまだ確立されて機能的変化が明らかになりつつある。また近年では，機械いない。うつ病の症候を特定の機能を持つ個別の神経回路

学習法を用いて， 脳活動あるいは脳機能的結合結合のパの機能障害として捉え，脳機能を検査することで，うつ病ターンをうつ病診断のバイオマーカーに取り入れようとの層別化や病態に対応した治療法の開発ができる可能性

いう試みも行われている。本発表では，うつ病の fMRI 研がある。脳機能を測定する方法はいくつかあり，それぞれ究のこれまでの知見をわれわれの研究結果も含めて概説

一 長 一 短 あ る が ， 機 能 的 磁 気 共 鳴 画 像 法 （functional

し，うつ病の病態について考察するとともに，客観的診断

magnetic resonance imaging: fMRI）は，非侵襲性に加えて，法や治療法の開発などの臨床応用へ向けてわれわれが行

空間分解脳が非常に高く，病態と関連した神経回路を特定っている取組とその予備的な結果を紹介する。

（5）マウス反復社会挫折ストレスによる脳内炎症様反応を介した情動変容の誘導
北岡志保（神戸大学大学院 医学研究科

薬理学分野）

適度なストレスは交感神経系や神経内分泌系を活性化

進といった情動変容を誘導し，精神疾患のリスク因子となし，生命維持にとって有利に働く。しかし，過度なストレる。既存の抗うつ薬の多くはモノアミンを標的とし，一部

スやストレスの遷延化は認知機能の低下や抑うつ・不安亢

のうつ病患者には効果がないため，新たな分子標的の開発

439

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告が期待されている。最近，我々を含む複数のグループが反質ドパミン系の抑制が情動変容を誘導することを示し

復ストレスによるミクログリアの活性化を報告している。

た。そこで，反復ストレスによる情動変容に重要である

これに合致して，うつ病患者の PET イメージングでミク

内側前頭前皮質に着目し，反復ストレスにより内側前頭ログリアの活性化が示唆され，うつ病とミクログリアとの前皮質で発現誘導される分子を調べた結果，Toll 様受容関連が注目されている。しかし，ストレスによるミクログ体（TLR）の内因性リガンドとして報告されている遺伝リア活性化のメカニズムや，ミクログリアの活性化と情動子の発現上昇を見出した。本研究会では，ストレスによ

変容との因果関係は不明であった。

る情動変容における TLR の役割と脳内炎症様反応の分子実体を紹介するとともに，ストレスによる末梢の炎症

我々は，マウスに繰り返しストレスを与える反復社会様反応についても最新の知見を紹介する。

挫折ストレスモデルを用い，反復ストレスによる中脳皮（6）侵害受容扁桃体における神経ペプチド CGRP の役割
高橋由香里，加藤総夫（東京慈恵会医科大学・神経科学研究部）
末梢由来の侵害受容情報を扁桃体中心核（CeA）に伝CGRP（500 nM）は LPB‐CeA シナプス NMDA 受容体電えることによって侵害受容系と情動系をつなぐ腕傍核流を PKA 依存的に増大させる（Okutu et al, 2017）。２）（LPB）‐CeA 興奮性シナプスは，種々の疼痛モデルで顕炎症性疼痛モデルの LPB‐CeA シナプス伝達増強は，著な伝達増強を示す（Veinante et al., 2013）。LPB でのカ

CGRP 欠損マウスでは生じない（Shinohara et al, 2017）。

ルシトニン遺伝子関連ペプチド（CGRP）発現，CeA での３）炎症性異所性痛覚過敏モデル CeA の CGRP1 受容体

CGRP 結合部位・受容体発現，ならびに，CGRP 含有終の薬理学的抑制は，痛覚過敏を有意かつ一過性に緩和す

末と CeA ニューロンとのシナプス形成（Dong et al, 2010）

る（Sugimoto et al, in prep）。これらの事実より，扁桃体などから，CGRP が LPB‐CeA シナプス伝達を制御する

中心核の内因性 CGRP は侵害受容関連の可塑的変化と疼可能性がある(Palmiter, 2018)。そこで，CeA を介した痛痛行動を調節することが示唆された。

み情動発現における CGRP の機能的意義を検討した。１）（7）扁桃体中心核分子マーカーを手掛かりとした情動制御機構の解明
竹本さやか（名古屋大学・環境医学研究所・神経系分野 I）
扁桃体中心核（CeA）は，扁桃体の出力核として機能し，生理機能は長年不明である。独自に作出した本酵素のノッ

脳幹や視床下部等に投射することで情動反応を引き起こ

クアウトマウスは，恐怖記憶や社会行動などの非常に限定

す。CeA は更に，CEl（lateral subdivision）と，CEm（medial

された情動行動において顕著な異常を示し，本酵素発現細subdivision）に分けられる。近年，分子マーカーの同定胞によって構成される神経回路が，恐怖記憶行動や社会行（PKCd やソマトスタチンなど）が進み，分子マーカー知動といった情動行動に関わる脳内情報処理を担う可能性

見に基づく CeA 局所回路研究が急速に推進されつつある。

が示唆された。更に，CaMKIγ の脳内発現領域を詳細に検我々は独自に，カルシウム依存性タンパク質リン酸化酵素

討したところ，扁桃体中心核に加え，分界条床核の特定神

CaMKIγ/CLICK-III が，CEl に発現する分子マーカーであ経亜核にも発現が多いことを見出した。興味深いことに同ることを見出し，その機能解明を推進してきた。これまで

亜核において，他の CEl 分子マーカーも発現が多いことに培養神経細胞を用いて本酵素が BDNF 依存的な樹状突が分かり，現在両領域の機能的類似性や解剖学的類似性の起伸展を制御することを報告した。一方で，CeA における検討を進めている。

440

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（8）情動行動と脂質栄養
竹内絵理，関口正幸（国立精神・神経医療研究センター 神経研究所）
私どもの研究室では比較的長期間に渡る特定栄養素

すなわち強制水泳での無動時間短縮は，高 ω3 餌継続摂の摂取が行動に与える影響とそのメカニズムを調べて取による腹側被蓋野チロシン水酸化酵素免疫染色性のいる。そのなかで，ω3 多価不飽和脂肪酸リッチな餌（高増大，ならびに側坐核におけるドーパミン代謝回転亢進ω3 餌）で１ヶ月以上飼育されたマウスについては，①恐を伴い（ノルアドレナリンやセロトニンに関しては変化

怖条件付けでの「すくみ行動」時間短縮，②強制水泳でなし），D1 あるいは D2 ドーパミン受容体ブロッカー側の無動時間短縮，を見出しており，同餌継続摂取はある

坐核内投与により完全に消失した。従って，②の作用に種の情動行動に影響を与えることが示唆された。これら

は中脳辺縁系ドーパミン神経が関与することが考えら

情動行動への影響は，不安症やうつにおいて指摘されてれた。なお，側坐核への D2 ブロッカー投与は①には全くいる血球膜 ω3 多価不飽和脂肪酸量と精神症状スコアの影響しないことから，①と②は異なる脳内メカニズムを逆相関に関係している可能性も考えられる。

介して表出することも示唆された。発表ではさらに最新

これまでに本会では主に上記①について報告してきのデータについても紹介したい。

たが，今回は②を中心に最近のデータを紹介したい。②（9）手綱核・脚間核経路による社会的闘争制御のシナプス機構
木下雅恵，周銘翊，岡本仁（理化学研究所・CBS）

多くの社会性生物において，複数回の闘争行動を行っての高いニューロンが敗者の標本に増えていることも示さも，その勝敗結果は最初の闘争の勝敗結果と一致する現象

れ，GluA1 の動員によって手綱核から腹側脚間核への神経が見られる。我々のこれまでの研究で，ゼブラフィッシュ

伝達が増強される仕組みが示された。また，シナプス後電の闘争行動における敗者では手綱核から腹側脚間核への流の記録前にスライス標本をニコチン処理すると，GluA1

神経伝達が増強されていることを発見した。本研究ではスを介した電流が増加し，その効果は α7 ニコチン性アセチ

ライス標本を用いた電気生理学的手法により，この神経伝

ルコリン受容体を介したものであることが示された。以上

達増強を引き起こす分子機構について調べた。AMPA 受のことから，闘争行動の敗者の腹側脚間核では，アセチル容体を介したシナプス後電流を腹側脚間核ニューロンか

コリンによって制御される GluA1 の動員によって，手綱ら記録すると，敗者の標本で GluA1 サブユニットを介し核からの神経伝達増強が生じることが示された。またこのた電流が増加していることがわかった。さらに，サイレン

神経伝達増強が，敗者が次の闘争でも敗者となる現象の神

トシナプスの解析から，手綱核からの入力に対して反応性

経基盤であることが示唆される。

（10）適応的な攻撃行動の破綻に関わる神経回路としての背側縫線核の役割
高橋阿貴（筑波大学 人間系 行動神経内分泌学研究室）

多くの動物にとって攻撃行動は，なわばりや交尾相手レベルに抑制することも必要となる。このようなバランなどの資源を獲得し守るために重要な役割を持つ。そのスが破綻して，攻撃行動が過剰になるとそれはもはや適一方で，怪我を負うリスクなども伴うことから，適切な応的な行動とはいえず，人間社会でもこのような過剰な441

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

攻撃行動（暴力）は大きな社会問題となっている。私た

増加することが明らかとなった。また，雄マウスが攻撃

ちは，そもそも適応的な攻撃行動が，どのような神経回行動を行っている最中に DRN 内のグルタミン酸放出量路の働きの変化によって，過剰な攻撃行動になってしまが増加し，それは過剰な攻撃行動の際には更に高い放出うかを明らかにするために，マウスを用いて研究を行っを示した。このことから，DRN へのグルタミン酸入力がている。セロトニンは攻撃行動に関わる神経伝達物質と雄マウスの攻撃行動のレベルの決定に関与することがして最もよく研究されており，主に背側縫線核（DRN）

示された。DRN には様々な脳領域から興奮性の投射が行において産生される。DRN への興奮性・抑制性入力がどわれており，いずれの脳領域から DRN への興奮性の神のように攻撃行動を制御するかを解析した結果，グルタ経投射が攻撃行動に関与しているかについて，これまで

ミン酸を雄マウスの DRN へ局所投与すると攻撃行動がの研究から明らかになってきたことを紹介したい。

（11）神経発達症モデルマウスの作成とその神経回路の解析
久保健一郎 1，出口貴美子 1,2，石井一裕 1，井上

健 2，仲嶋一範 1（1 慶應義塾大学・医学部・解剖学，2 国立精神・神経センター・神経研・疾病二部）
精神・神経疾患の病態の一つとして，脳内の神経回路したところ，脳の神経細胞配置と神経回路に変化が生じ，における変化が想定されているが，その実体と病的意義

マウスの生育後に認知機能低下が観察された。このようは依然不明のままである。一方，近年，自閉スペクトラな神経細胞の配置に生じた変化がどのような影響をもム症の死後脳研究において，脳内の神経回路形成の基盤

たらすのか，マウスにおいて子宮内電気穿孔法によってとなる，脳の細胞構築の変化が相次いでいる。加えて，人為的に神経細胞の配置を変化させたところ，その後に

我々は最近，認知機能低下や自閉スペクトラム症をはじ形成される神経回路にも変化が生じることを見出した。

めとする神経発達症（発達障害）を高頻度で生じる，超

このような細胞構築の変化に伴って生じる神経回路の

早産児における虚血性脳障害においても，脳の細胞構築

変化が，情動にも影響を及ぼし，神経発達症の病態に関に変化が生じていることを見出した。そこで，マウスをわる可能性が想定される。

用いて超早産児における虚血性脳障害のモデルを作成（12）自発神経活動による大脳神経回路の形成機構
田川義晃（鹿児島大学大学院医歯学総合研究科・神経筋生理学分野）

脳にはおよそ 1011 個の神経細胞，1014 個のシナプス

左右の大脳をつなぐ長距離神経回路である脳梁軸索投があるといわれる。脳の発達期，このような膨大な数の射は，発達期の神経活動抑制により形成が阻害され，特配線はどのようなメカニズムで行われるのであろうか。

定の時期の神経活動回復により再形成されることを明

脳の発達には氏（遺伝）と育ち（環境）が重要であり，らかにした。また，視覚野でみられる方位選択性の初期

これは神経回路形成の文脈では，ゲノム情報に基づく遺形成は神経活動抑制により影響を受けないが，後期の再伝プログラムと環境からの神経入力と考えられるが，神構成の過程に自発神経活動が重要な役割を果たすこと

経回路配線に重要なのはその２つだけであろうか。私たを示した。さらに，大脳の６層構造構築の基盤となる細ちはマウスの大脳を用いた研究から，長距離神経回路と胞移動の過程にも，神経細胞自身の自発活動が深く関わ

局所神経回路の両方に発達期の神経細胞自身の活動（自ることを示した。脳神経系は膜電位変化を使って情報を発的神経活動）が必須であることを明らかにしてきた。

伝えるが，回路形成後だけでなく，回路構造を作るとき

442

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告から自らの神経活動を使っていることが示唆される。主の回路形成機構は，情動など高次脳機能を担う回路の形に感覚系・運動系神経回路で明らかにされてきたこれら成過程でも働くと考えられる。

（13）マウスのフェロモンによる性行動制御の神経回路基盤
宮道和成（理化学研究所生命機能科学研究センター）
マウスにおいて性行動は鋤鼻器官の受容するフェロは異なる神経集団を活性化し，前者のシグナルは視床下モンによって調整されることが知られているが，その作部の腹内側核，後者のシグナルは分界条床核に優先的に用の神経基盤はよく分かっていなかった。本研究は，雌送られていた。これに呼応する知見として，内側扁桃体

マウスの性行動に対して拮抗的に作用する二種類のフの薬理遺伝学的阻害は ESP1 と ESP22 の双方の機能を障ェロモンをモデルに，その作用機構の一端を明らかにし害したのに対し，腹内側核の阻害は ESP1，分界条床核のた。雄マウスが涙液に分泌する ESP1 は雌マウスの性受阻害は ESP22 の機能を選択的に障害した。このように，け入れ行動を促進するのに対し，幼若マウスの分泌する異なるフェロモンはそれぞれ専用の受容体を介して，異ESP22 はこれを抑制する。遺伝子変異マウスを用いた研なる辺縁系の神経回路を駆動することで，雌マウスの性究から，末梢の鋤鼻器官において，ESP1 と ESP22 はそ行動を促進ないし抑制という反対の方向に調整する。各

れぞれ異なる特異的なフェロモン受容体によって検出

フェロモン受容体の下流に固有の神経回路が対応する

されることが明らかとなった。フェロモン情報の三次ニメカニズムは未解明の課題である。

ューロンが位置する内側扁桃体において，ESP1 と ESP22443

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

17．神経回路の構築から機能発現に至る統合的理解2018 年 12 月 4 日－12 月 5 日
代表・世話人：橋本浩一（広島大学大学院医歯薬保健学研究科）
所内対応者：吉村由美子（視覚情報処理研究部門）（１）音源定位回路におけるシナプス分布の入力周波数依存的制御
山田玲（名古屋大学医学系研究科）（２）CRMP2 結合化合物による脳損傷後の運動機能回復促進
實木亨（横浜市立大学医学部）（３）哺乳類生体脳でのゲノム編集技術の開発と応用
三國貴康（新潟大学脳研究所）（４）オルガネラ Ca2+ダイナミクスの光操作
八尾寛（東北大学生命科学研究科）（５）細胞系譜に依存した皮質内神経結合の形成には生後の感覚体験が必要である
吉村由美子（自然科学研究機構生理学研究所）（６）フェレットとマウスを用いた大脳皮質の形成機構の解析
河崎洋志（金沢大学医学系研究科）（７）ミクログリア依存的な生後発達期神経回路再編成の解析
橋本浩一（広島大学医歯薬保健学研究科）（８）海馬苔状線維における後脱分極の発生機構とシナプス前部への Ca2+流入に与える影響
大浦峻介（北海道大学大学院医学院）（９）2 ステップ放出モデルを用いたシナプス小胞放出キネティクスの理解
三木崇史（同志社大学脳科学研究科）（10）発達期小脳のシナプス刈り込みにおける活動の役割
上阪直史（東京大学医学系研究科）【参加者名】
神谷温之（北海道大学），大浦峻介（北海道大学），八

松岡利典（広島大学），菅森義真（ウエイブフロント㈲），尾鳴島寛（東北大学），上阪直史（東京大学），中村行宏（東京慈恵会医科大学），實木葵（東京女子医科大学），

入江智彦（国立医薬品食品衛生研究所），實木円（生理学研究所），山肩葉子（生理学研究所），

佐竹伸一郎（生理学研究所），大塚岳（生理学研究所），

森島美絵子（生理学研究所），堀尾修平（生理学研究所），

亨（横浜市立大学），三國貴康（新潟大学脳研究所），河崎洋

植松明子（生理学研究所），佐藤志（金沢大学），山田石川理子（生理学研究所），林玲（名古屋大学），林 康紀（京彩（生理学研究所），
健二（生理学研究所），

哲也（同志社大木村梨絵（生理学研究所），米田泰輔（生理学研究所），

学），三木崇史（同志社大学），杉村岳俊（奈良県立医山本真理子（生理学研究所），唐木智充（生理学研究所），

科大学），橋本浩一（広島大学），久保怜香（広島大学），

呉都大学），本田直樹（京都大学），堀嘉豪（生理学研究所），吉村由美子（生理学研究所）【概要】
神経系では，多種多様なニューロンの分化から回路形成，に偏りがちな研究を，脳の機能の観点から俯瞰した広い回路の中での信号処理や神経機能発現，病態に至るまで

研究につなげるためには，それらの研究領域間での階層

様々な段階での研究が行われている。ともすれば各分野を横断した情報交換が欠かせない。本研究会は，神経回444

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

路の構築や機能について最先端の研究に携わる研究者に与える影響，ゲノム編集を用いた最新のイメージングが一堂に会することにより，分野をまたいだ最新の知見

手法の開発について最新の研究報告が行われた。十分なの情報交換を行うことを目的として企画された。研究会

持ち時間を用意したこともあり，これらの研究発表につは，2018 年 12 月 4 日，5 日に生理学研究所で開催されいて活発な議論が行われ，分野や領域を超えた研究者間た。国内研究者 36 名が参加し，招待講演者による講演 4での意見交換や交流という当初の目的は十分達せられ題と，公募による一般演題の口頭発表 6 題が行われ，活たと思われる。また今回は座長を大学院生や若手の研究発な議論が行われた。大脳・小脳の機能的な神経システ者に依頼し，将来のための経験を積んでもらう機会としムの発達について，細胞・回路レベルから脳回・脳溝にた。ただ本年度は参加者が例年に比べて少なく，開催時

いたる幅広い階層における研究の発表があった。また脳期や実施方法を再検討する必要があると感じられた。こ

機能回復促進のための新たな薬理学的介入法や新たなのため，研究会後に吉村世話人を中心として世話人会の細胞内 Ca2+動態操作法の開発，シナプス前終末で起こる

間でメール審議を行い，多くの参加者が見込まれる時期

後脱分極の機能意義やシナプス伝達時のシナプス小胞や実施方法などについて再検討を行った。来年度は更なの動態，細胞の形状とイオンチャネルの分布が信号処理る盛会が期待される。

（1）音源定位回路におけるシナプス分布の入力周波数依存的制御
山田玲（名古屋大学医学系研究科細胞生理学）

トリ層状核（NL）神経細胞は両耳からのシナプス入力

CF 細胞において細胞体に届く電位を計測したところ，この同時検出器として働くことで両耳間時差検出を行い，のような遠位部への入力は細胞体へ伝わる過程で大き音源定位に関わる神経核である。音情報は様々な周波数く減衰することが分かった。この減衰は入力強度依存的成分を含んでおり，NL においては周波数ごとの同時検であり，その過程には入力部位局所での脱分極が関与し出が行われる。細胞構造上の特徴として，担当する周波ていることも示唆された。シミュレーションを用いて検数が低くなるほど樹状突起は長くなり，低周波数領域の討したところ，局所脱分極によるシナプス電流の減少と細胞（Low-CF 細胞）は他の細胞と比較して１０倍以上

カリウム電流の増加が大きな減衰を引き起こすことがにも及ぶ長い樹状突起を持つが，その機能的意義は未だ分かった。さらにこのようなシナプス分布による減衰が明らかになっていない。そこで Low-CF 細胞の樹状突起同時検出に与える影響を調べることで，周波数領域ごとにおけるシナプス分布を，caged グルタミン酸を用いたに樹状突起形態が異なることの機能的意義について検

局所刺激によって解析したところ，シナプス入力は樹状討した。

突起遠位部に集中していることが分かった。さらに Low-

（2）CRMP2 結合化合物による脳損傷後の運動機能回復促進
實木亨（横浜市立大学医学部 生理学）

脳損傷は重篤な麻痺を引き起こし，患者の生活の質は大ン依存的な運動皮質の再構成および脳損傷後の運動機能きく損なわれる。脳損傷後の運動障害の回復は残存する脳回復の加速をもたらし得るのではないかと考えた。そこで領域の皮質運動マップの再編成を介した代償的神経可塑

薬理学的介入による AMPA 受容体のシナプス移行の促進性の結果であると考えられる。今回我々は経験依存的を試みるため，神経保護作用と神経の形態変化をもたらす

AMPA 受容体のシナプス移行の促進がリハビリテーショ

低分子化合物である edonerpic maleate について注目した。

445

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

持続的な前肢機能の低下を呈する脳損傷のモデルマウス

さらにはその化合物のターゲットとなるタンパクとしてにおいて，edonerpic の投与とリハビリテーションを併用

CRMP2 が同定された。edonerpic の作用は CRMP２が仲介することにより前肢機能の顕著な回復がみられ，edonerpic

し，リハビリテーション依存的な AMPA 受容体のシナプにより回復したマウスは代償野の領域における AMPA 受ス移行により大脳皮質運動野損傷後の機能回復を促進す

容体を介したシナプス応答の増加についても観察された。

ることが明らかになった。

（3）哺乳類生体脳でのゲノム編集技術の開発と応用
三國貴康（新潟大学脳研究所細胞病態学分野）
Rapid and precise genome editing using CRISPR-Cas

genome editing in mammalian brain in vivo (Cell 2016, Neuron

systems is a powerful technology in various scientific fields.

2017). Rapid and precise genome editing in the brain will allow

Especially, genome editing through homology-directed repair

for a wide range of applications in neuroscience research, such(HDR) provides a versatile approach to precisely introduce

asinsertions, deletions or replacements in the genome. However,endogenous gene products in brain tissue.

high-throughput

monitoringandmanipulationofit has been considered to be difficult to induce HDR in
postmitotic neurons, limiting the application of precise genome

References:editing in the field of neuroscience. Here I present two1) Mikuni et al., Cell. 2016; 165(7):1803-17.

strategies, SLENDR and vSLENDR, to induce HDR-mediated

2) Nishiyama* and Mikuni* et al., Neuron. 2017; 96(4):755-68.

（4）オルガネラ Ca2+ダイナミクスの光操作
八尾寛（東北大学大学院生命科学研究科）

骨格筋細胞の発達過程において，シナプス入力などの外et al., 2018)。本方法論は，Ca2+ストアを介する細胞内 Ca2+

部刺激が与えられることにより，収縮能の獲得が促進されダイナミクスがシナプス可塑性を制御するという仮説のる。我々は，先行研究において，光感受性カチオンチャネ

検証を促進することが見込まれる(Yawo et al., 2013)。

ルのチャネルロドプシン(ChR)をマウス筋芽細胞(C2C12)

Asano T, Ishizuka T, Morishima K, Yawo H. Optogeneticに導入し，筋管細胞に青緑色光刺激を与えることでサルコ

induction of contractile ability in immature C2C12 myotubes.

メア構造の発達が促進されること，そして周期的リズムを

Sci Rep. 2015 Feb 9;5:8317. doi: 10.1038/srep08317.

有するパルス刺激が効率的に成熟した筋細胞への分化を

Asano T, Ishizuka T, Yawo H. Myogenic Maturation by Optical-

亢進すること，Ca2+の再分配に依存していることを明らか

Training in Cultured Skeletal Muscle Cells. Methods Mol Biol.

にした(Asano et al., 2015, 2017)。すなわち，Ca2+がサルコ

2017;1668:135-145. doi: 10.1007/978-1-4939-7283-8_10.

メアの規則的構造の形成を促進することが示唆される。しAsano T, Igarashi H, Ishizuka T, Yawo H. Organelle

Ca2+流入によるのか細胞内ス

Optogenetics: Direct Manipulation of Intracellular Ca2+

未解決の問題である。
トアからの Ca2+放出によるのかは，Dynamics by Light. Front Neurosci. 2018 Aug 17;12:561. doi:

これを解明するにあたり，細胞内 Ca2+ストアである小胞10.3389/fnins.2018.00561.

かし，これが細胞外からの体に局在する Ca2+選択的チャネルロドプシンを開発し，Yawo H, Asano T, Sakai S, Ishizuka T. Optogenetic

細胞外からの Ca2+流入をともなわずに，細胞内 Ca2+動態

manipulation of neural and non-neural functions. Dev Growth

を光操作することにより，細胞生理機能へ介入した(Asano

Differ. 2013 May;55(4):474-90. doi: 10.1111/dgd.12053.

446

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（5）細胞系譜に依存した皮質内神経結合の形成には生後の感覚体験が必要である
吉村由美子（自然科学研究機構生理学研究所）
In sensory cortex, specific neuronal connections are initiallyconnection probability in clonal pairs. However, we found noestablished before sensory experience, and then thesignificant differences in the connection probability in non-connections are individually refined through early sensory

clonal pairs between normal and deprived mice at any age.

experience. Clonal excitatory neurons arising from the same

Therefore, cell-lineage-specific neural connections seemsingle progenitor cell are preferentially connected in theselectively modified by sensory experience.

postnatal cortex. In this study, we examined the effect ofWe next analyzed the reciprocity, the proportion of

sensory experience on the establishment of the cell-lineage-

reciprocally connected pairs among connected pairs. The

dependent neural connections between layer 4 spiny stellate

reciprocity was not significantly different between clonal andcells in mouse barrel cortex.

non-clonal neuron pairs in P9-11 normal mice. Then the

In normal development, there was no significant difference

reciprocity continued to increase significantly in clonal pairs

in the connection probability (the number of detecteduntil P18-20, whereas it showed only an insignificant increaseconnections/the number of tested connections) between clonal

in non-clonal pairs during that period. Sensory deprivationand non-clonal pairs at P9-11. The probability increased

prevented almost completely the increase in the reciprocity insignificantly from P9-11 to P15-16 and then decreased only inclonal pairs, while it did not affect the reciprocity in non-clonal

clonal pairs, resulting in the same connection probability inpairs. These results suggest that the establishment of reciprocal

clonal and non-clonal pairs at P18-20. Sensory deprivation

excitatory connections in layer 4 neurons depends on early

from P13 completely prevented the temporal increase in thesensory experience in addition to cell lineage.

（6）フェレットとマウスを用いた大脳皮質の形成機構の解析
河崎洋志（金沢大学医学系 脳神経医学研究分野）

ヒトなどの高等哺乳動物の大脳皮質の表面にはシワ

着目し，フェレットに分子遺伝学的技術を導入すること（脳回）が存在する。脳回の存在により大脳皮質の表面により脳回形成機構および脳回異常疾患の解析を進め積が増加し，より多くの神経細胞を持つことが可能になている。子宮内エレクトロポレーション法を応用するこったと考えられている。また脳回異常疾患である多小脳とにより，フェレット大脳皮質への遺伝子導入が可能と回症や滑脳症では重篤な脳機能障害を来すことから，脳なった。さらに CRISPR/Cas9 を組み合わせることにより，

回は機能的に重要だと考えられているが，その形成機構

フェレット大脳皮質での遺伝子ノックアウトも可能とおよび脳回異常疾患の病態はほとんど明らかにされてした。今回はこれらの技術を用いて明らかになってきた

いない。その理由としてマウスの脳には脳回がなく，マ脳回の形成機構について紹介したい。我々のフェレット

ウスを用いた解析が困難であるという点が挙げられる。

を用いた技術は脳回のみならず，高等哺乳動物特有のさ

そこで我々は，発達した脳をもつ哺乳動物フェレットに

まざまな脳神経構築の解析にも有用と考えられる。

447

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（7）ミクログリア依存的な生後発達期神経回路再編成の解析
橋本浩一 1，中山寿子 1,2（1 広島大学医歯薬保健学研究科神経生理学，2 東京女子医科大学生理学）
誕生直後のマウス小脳では 1 個のプルキンエ細胞は複察されなかった。登上線維の刈り込みが正常に起こるた数本の登上線維からシナプス入力を受けているが，生後めには，プルキンエ細胞への抑制性シナプスの正常な発発達の過程で 1 本のみを残して刈り込まれる。この過程

達が必須であるため，Csf1r-cKO の抑制性シナプス伝達におけるミクログリアの関与を明らかにするため，生後を解析した所，顕著な低下が見られることが分かった。

発達期小脳でミクログリア密度が大幅に低下したミク

さらに，Csf1r-cKO の登上線維の刈り込みの障害は，抑ログリア特異的 Csf1r ノックアウトマウス（Csf1r-cKO）

制性シナプス伝達を増強するジアゼパムの投与によりを作成した。Csf1r-cKO においては，生後 10 日以降の登回復した。これらの結果は，ミクログリアは発達期小脳上線維の刈り込みが顕著に障害されていた。刈り込みににおいて抑制性シナプス伝達の成熟を促すことを示唆おける貪食の関与を解析するため，登上線維とミクログする。このミクログリア依存的な抑制性シナプス成熟が，リアを共染色する実験を行った。ミクログリアが登上線

プルキンエ細胞に内在する抑制性シナプスに依存した維を貪食しているのであれば内部に登上線維の断片が登上線維刈り込みのプロセスを間接的に活性化すると観察されるはずであるが，そのような断片はほとんど観考えられた。

（8）海馬苔状線維における後脱分極の発生機構とシナプス前部への Ca2+流入に与える影響
大浦峻介，神谷温之（北海道大学）

軸索の活動電位に引き続く後脱分極は，数十から数百と考えられた。一方で，電位依存性 Na+・K+チャネルをミリ秒ほど持続する緩徐な脱分極応答である。本研究で阻害しても後脱分極が残存することから，これらに加えは，中枢軸索において例外的に大型の軸索終末を有するて軸索細胞膜の容量性放電による成分が後脱分極の発海馬苔状線維終末から軸索活動電位の直接記録を行い，生に関与すると推定した。

これまで詳細が解明されていなかった後脱分極の発生

次に，後脱分極がシナプス伝達に与える影響を推定する機構について検討した。更に，後脱分極がシナプス前部

ために，軸索終末への Ca2+流入量について検討を行った。

への Ca2+流入に与える影響についても検討を行った。

二発刺激時の活動電位をコマンド電位として与えると

海馬苔状線維の起始細胞である顆粒細胞層を細胞外Ca2+流入量は軽度増加することが示された。一方で，後脱刺激すると，軸索活動電位に引き続いて後脱分極が記録

分極を抑止したコマンド電位を与えた際には，Ca2+流入量された。薬理学的な解析から，電位依存性 Na+チャネルに増加を認めなかった。これらの結果から，後脱分極は

および

K+チャネルによって後脱分極が制御されている

Ca2+流入量を活動依存的に増加させると考えられた。

（9）2 ステップ放出モデルを用いたシナプス小胞放出キネティクスの理解
三木崇史（同志社大学脳科学研究科シナプス分子機能部門）

シナプス小胞放出は活動電位に同期して起こる速いに放出は複数の成分からなり複雑な神経回路構築に寄放出とその後持続的におこる遅い放出がある。このよう与している。しかしながらこれら異なる放出に関して統448

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

一的理解には至っていなかった。今回の発表では，小脳

ステップモデル）のシミュレーションを行った。パラメ

平行線維－抑制性神経細胞シナプスの小胞放出キネテータは 1,2,8 回刺激実験で得たデータを元に決定した。

ィクスについて我々が最近提唱した 2 ステップモデル

またモデルの有効性を，測定条件（Ca 濃度，刺激頻度な（Miki et al 2016）を用いて検討した結果を紹介した。2ど）の異なる実験結果とモデルとの比較で確認した。連ステップモデルでは，小胞が放出されるまでに補充サイ

続刺激時のシミュレーション結果から，放出の速い成分

ト，放出サイトを経由する。連続刺激時の放出キネティ

は 2 ステップモデルの放出サイトに位置する小胞の放出

クスを３つの成分（速い放出，遅い放出，非同期性放出）から成り，遅い成分は補充サイトから放出サイトを経てに分けた。この放出キネティクスを説明するため，Ca シ

放出される 2 ステップ放出から成ることが示唆された。

ミュレーションと組み合わせた小胞動員・放出モデル（2（10）発達期小脳のシナプス刈り込みにおける活動の役割
上阪直史，高至輝，狩野方伸（東京大学大学院医学系研究科神経生理学）

生まれたばかりの動物の神経系にはシナプスが過剰メカニズムが比較的良く調べられている。これまでの研に存在しており，その密度は成熟脳の 2 倍程度にのぼる。

究により，シナプス後細胞であるプルキンエ細胞の神経

しかしこの時期のシナプスは機能的に未熟であり，脳機活動が登上線維—プルキンエ細胞シナプスの刈り込みに能も未熟な状態にある。成長につれて，必要なシナプス必須であることがわかっている。また，プルキンエ細胞は強められて成熟し，不必要なシナプスは弱められて除以外の細胞ではバスケット細胞（抑制性神経細胞）の活去されることで，成熟した機能的神経回路が完成する

動が登上線維シナプスの刈り込みに重要であることが（シナプスの刈り込み）。シナプス刈り込みは動物が生見出されている。しかし，プルキンエ細胞とバスケット後の発達期の経験や環境に適応できるように，脳の神経細胞以外の細胞の活動がシナプス刈り込みに関わるか回路を調節するという重要な意義があると考えられる。

は謎である。私たちはこれらの問題に取り組んでおり，さらに，シナプス刈り込みは精神神経疾患の病態解明の本研究会では活動依存的な登上線維シナプスの刈り込

点からも極めて高い注目を集めている。

みのメカニズムに関して我々の最近の成果を紹介し，議小脳の登上線維とプルキンエ細胞シナプスは，シナプス論した。

刈り込みの代表的なモデルであり，シナプス刈り込みの449

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

18．認知神経科学の先端

知覚学習と運動学習
2018 年 9 月 21 日－9 月 22 日

代表：柴田和久（名古屋大学大学院情報学研究科）
所内対応者：磯田昌岐（認知行動発達）
世話人：吉田正俊（認知行動発達）（１）Pain: a precision signal for reinforcement learning and control
Ben Seymour（情報通信研究機構(NICT））（２）Nonlinearity of neuroplastic adaptation of the sensorimotor system through musical training
古屋晋一（Sony CSL）
（３）興奮と抑制の比率が知覚学習の安定性を制御する
柴田和久（名古屋大学・大学院環境学研究科）（４）The active inference in decision making by adult zebrafish revealed by in-vivo imaging of the telencephalic neuralactivities in the closed-loop virtual reality environment岡本仁（理化学研究所脳神経科学研究センター ）（５）Balancing brain plasticity/stability across the lifespanTakao Hensch（Harvard University）（６）Learning in the mouse cortex
牧野浩史（Nanyang Technological University）（７）The science of brain-machine interface in primates
Junichi Ushiba（Keio University）【参加者名】
Takao Hensch（Harvard University），牧野浩史（Nanyang大学），黒田勇幹（電気通信大学），豊巻敦人（北海道大Technological University），牛場潤一（慶応義塾大学），古学），酒井誠一郎（東京都医学総合研究所），木本雄大（上屋晋一（Sony CSL），Ben Seymour（NICT），吉田正俊（生智大学），中村幸太郎（東京大学），渋江遼平（NTT コミ

理学研究所），樋口洋子（名古屋大学），柴田和久（名古ュニケーション科学基礎研究所），新居桂陽（生理学研究屋大学），村山正宜（理研 CBS），近藤崇弘（慶応義塾大所），河村章史（平成医療短期大学），酒井雅子（㈱エク学），可部泰生（東京大学），Masako Isokawa（Universityォス・リサーチ），植松明子（生理学研究所），郷田直一

of Texas Rio Grande Valley），木村 慧（京都大学霊長類研（生理学研究所），則武 厚（生理学研究所），大鶴直史

究所），楢井雄己（同志社大学），木村梨絵（生理学研究（新潟医療福祉大学），窪田芳之（生理学研究所），雨宮所），富田健太（愛知大学），早川美歩（名古屋大学），

薫（NICT CiNet），上田彩子（理研 CBS），木内隆裕（森比嘉康敬（宝塚リハビリテーション病院），水田直道（宝ノ宮医療大学），大平英樹（名古屋大学），遠山朝子（名塚リハビリテーション病院），吉井誉揮（奈良先端科学技

古屋大学），吉田凪子（新潟大学），戸松彩花（生理学研

術大学院大学），穴井 達（奈良先端科学技術大学院大学），究所），磯田昌岐（生理学研究所），鈴木友美子（名古屋池田圭佑（奈良先端科学技術大学院大学），王 凱（NEC大学），堺 浩之（豊田中央研究所），木田哲夫（生理学中央研究所/大阪大学 NBIC 協働研究所），林 正道（大阪研究所），浦口真喜（名古屋大学），丸山修紀（生理学研大学），岡本 仁（理化学研究所），小林琢磨（理化学研究所），福永雅喜（生理学研究所），米田泰輔（生理学研究所），鳥越万紀夫（理化学研究所），蓮井成仁（宝塚リ究所），東島恵美子（名古屋大学），二宮太平（生理学研

ハビリテーション病院），藤本 岳（京都大学），植野仙究所），山本真理子（生理学研究所），鮫島和行（玉川大

経（京都大学），金沢星慶（東京大学），武井智彦（京都

学）

450

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

【概要】
人間の心の仕組みを，脳を起点にして明らかにするこ究領域から，2) アクティブに研究成果を出している実際とを目指す認知神経科学は，神経生理学，心理物理学，

上の研究実施者を中心にして人選を行った。各発表では脳機能イメージング，計算論的神経科学といったさまざ

分野ごとのイントロダクションに重点を置き，議論の時

まな discipline からなる学際的領域である。このような学間を多く取ることによって，特定のテーマについて様々

際的領域を発展させるためには 1) 専門分野を超えた共な角度から議論を深めるワークショップの形態を取っ同研究（情報交換）の促進と 2) 研究者の層の厚みを増す

た。この結果，本研究会は講演者 7 名，ポスター発表者

こととが不可欠である。本研究会では，知覚学習と運動

13 名，参加者 65 名の参加のもとで盛況な会を開催する

学習をキーワードに 1) 共通するテーマに関連する神経ことに成功した。このことによって，研究者間の意見交

生理学，心理物理学，脳機能イメージング，計算論的神換のみならず，大学院生などの研究者の卵への教育的効

経科学，神経心理学，発達心理学といったさまざまな研果もあったのではないかと考える。

（1）Pain: a precision signal for reinforcement learning and control
Ben Seymour（情報通信研究機構 (NICT) ）Since noxious stimulation usually leads to the perception offormalise the distinction between nociception and pain, andpain, pain has conventionally been thought of as sensory

show how pain directs learning and decision-making with long-nociception. But in this view, the variability of pain and its

term minimization of harm as the ultimate objective. Importantly,

sensitivity to a broad array of cognitive and motivational factors

this provides an explanation as to why pain is tuned by multiple

have led to a common perception that it is inherently imprecise

factors, including attention, emotion and controllability, and why

and intangibly subjective. Here, we argue that this view is

it is necessarily supported by a distributed network of brain

misdirected, primarily since it fails to place primacy on theregions. The result is a new view of pain as a precise andevolved function of pain - to direct behaviour away from harm.

objectifiable control signal, offering a fresh approach to studying

Computational models of how the brain achieves this - notably

central contributors to chronic pain, and revealing new targets

the reinforcement learning model - offer a mechanistic andfor therapeutics such as neurofeedback.

quantitative understanding of the pain system. These models（2）Nonlinearity of neuroplastic adaptation of the sensorimotor system through musical training
古屋晋一（Sony CSL）
and

Plasticity and meta-plasticity of the motor and sensory

electroencephalogram.

Throughcombiningthesystems have gained attention by psychologists andneurophysiological observations with sensorimotor skills thatneuroscientists over decades. To probe impacts of long-term

were assessed behaviorally, we attempted to understandtraining on the sensorimotor neuroplasticity, musicians provide

functional roles of the neuroplastic changes in the sensorimotora unique opportunity. In this talk, I start with introducing

integration. Along with this line of research, I will also briefly

neuroplastic changes in the integration mechanism bridging

show our recent finding of modulation of auditory perception

between the motor, proprioceptive, and auditory systems,

through specific motor actions by musicians, which canwhich was investigated by transcranial magnetic stimulation

provide insights into functional roles of the internal forward451

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

model. I will then move on to a negative side of neuroplasticity;

sensorimotor system that was identified through transcranial

maladaptive changes in the sensorimotor system throughmagnetic and direct-current stimulation and functional

development of musicians' dystonia. This includes impairment

magnetic resonance imaging. Through my present talk, I'd likeof both the proprioceptive-motor integration and fine motor

to shed light on a non-linear nature of neuroplasticity in terms

control as well as their underlying pathophysiology of theof acquisition and loss of sensorimotor skills.

（3）興奮と抑制の比率が知覚学習の安定性を制御する
柴田和久（名古屋大学・大学院環境学研究科）
記憶の形成や技能の獲得は，脳の可塑的な変化によった。その結果，知覚学習が不安定な状態では視覚野の興て実現されています。一方で，既存の記憶や技能を安定

奮抑制比率が高まり，安定的な状態ではその比率が低く的に保持するために，脳は適度に安定的である必要もあなる，つまりより抑制的な状態になることがわかりましります。可塑性と安定性のジレンマと呼ばれるこの古くた。ふたつ目の研究（Bang, Shibata et al., Nat Hum Behav,て新しい問題を，脳はどのように解決しているのでしょ2018）では，知覚学習の固定化が一度起こったあと，さうか。本トークでは，視覚知覚学習を例に，技能の安定

らに再活性された状態の視覚野における興奮抑制比率

性に視覚野の興奮と抑制の比率が関わることを示したを測定しました。一度固定された知覚学習が再活性によ一連の研究を紹介します。ひとつ目の研究（Shibata et al.,って再び不安定になると，視覚野の興奮性が上昇するこ

Nat Neurosci, 2017）では，視覚訓練の直前，直後，数時とがわかりました。このふたつの研究結果は，知覚学習

間後に，磁気共鳴分光法（MRS）を用い，興奮性の神経の安定性は興奮抑制比率によって制御されていること

修飾物質であるグルタミン酸と抑制性の神経修飾物質を示唆しています。

である GABA の濃度比率（興奮抑制比率）を測定しまし（4）The active inference in decision making by adult zebrafish revealed by in-vivo imaging of thetelencephalic neural activities in the closed-loop virtual reality environment岡本仁（理化学研究所脳神経科学研究センター）

Selecting a logical behavioral choice from the available

visual-based active and passive avoidance tasks andoptions, i.e. decision making is essential for animals. Recently,

simultaneously the neural activities were imaged in the cellular

adult zebrafish has drawn attention as a model animal for thelevel. Furthermore, after learning was once established in the

study of decision making due to its capability of various

closed-loop condition, we suddenly removed the visual feed-

adaptive behaviors1) and the conservation of the basic

back to make the system open-loop. The Non-negative Matrix

telencephalic structure2) which is contributing to the decision

Factorization analysis revealed the one ensemble of neurons

making. In the present study, we aimed at directly addressing

whose activities were suppressed by the recognized backward

this process by establishing the closed-loop virtual reality

movement of the landscape, and the other ensemble suppressed

system for the head-tethered adult zebrafish with the 2-photon

by reaching the goal compartment. These ensembles recovered

calcium imaging system. The adult zebrafish harboring G-

throughout the trials under the open-loop condition. These

CaMP7 in the excitatory neurons were trained to perform

results suggest that these two ensembles encode the prediction452

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

errors between the status represented by the real sensory inputs

active inference in the free energy principle3), where agentsand the favorable status to successfully escape from the danger,

take actions to suppress the prediction errors by trying to makei.e. visual inputs of the backward moving landscape and the red

the internal representation of the bottom-up sensory stateswall color of the goal compartment, and the behaviors are taken

match those of the top-down predictions, and demonstrate theso that these errors become minimum. Our result supports thatstrong conservation of the basic principle of decision making

the adult zebrafish behaves in decision making based on thethroughout the evolution.

（5）Balancing brain plasticity/stability across the lifespanTakao Hensch（Harvard University）
Brain function is largely shaped by experience in early life.

turn reflects an active process, rather than a purely passive loss

Our work has focused on the biological basis for such “criticalof plasticity factors. Lifting these brakes allows the reopening

periods,” identifying both “triggers” and “brakes” on plasticity.

of plastic windows later in life. Both the shifted onset and brain

Strikingly, the maturation of particular inhibitory circuits isrejuvenation provide novel insight into the etiology of mental

pivotal for the onset of these windows. Manipulations of thisillnesses and potential therapeutic strategies for recovery of

excitatory-inhibitory balance can accelerate or delay timing

function in adulthood.

regardless of chronological age. Closure of critical periods in（6）Learning in the mouse cortex
牧野浩史（Nanyang Technological University）
The brain is considered to optimize an internal model of a

distinct routes. Here I highlight recent findings of how different

constantly changing environment to minimize potential cost.

forms of learning can alter activity propagation in the mouse

To achieve this, the brain interacts with the environment

cortex. The experimental evidence with 2-photon and wide-

through perception and action, where perception updates thefield calcium imaging suggests that even distinct forms ofbrain’s internal states representing how sensation is caused,learning such as sensory learning or motor learning converge

while action allows the animal to explore the environment.

onto the same principle of the brain operation, namely

Learning is essentially an iterative process of perception andrecruitment of top-down control. Such a universal mode ofaction through intricate interactions with the environment andoperation shaped by learning may facilitate the cost-

involves changes in communication strategies across different

minimization process by changing computations of the local

brain areas, where signals carrying different information takecircuitry dynamics.

453

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（7）The science of brain-machine interface in primates
Junichi Ushiba（Keio University）
Brain-Machine Interface (BMI) is a technology that decodes

brain activity and behaviors (J Rehabil Med 2015; J Rehabil

natural neural information from a targeted sensorimotor-

Med 2014). In order to solidify neurobiological evidences ofrelated brain area (NeuroImage 2018; Front Hum Neurosci

neural decoding and manipulation of BMI, we have recently

2017; J Neurophysiol 2013), and translates it into machine

been taking an optogenetic approach of large-scale neuralcontrol signals. It has achieved telepathy-like machine control

recordings from primary motor cortex (M1) (Cell Reports(BMC Neurosci 2010) or cyborg-like limb control, but also it2018). So far, we established stable recording of activating

achieves manipulation of the targeted neural activities via~100 cortical neurons in the M1 Layer 5 from naturally

visual/somatosensory feedback (Front Neuroeng 2014; Clin

behaving nonhuman primates, Common Marmoset. The result

Neurophysiol 2013). Retention of improved brain activity andof neural decoding tells us that M1 cortical neurons encoded

motor behavior through BMI neural manipulation is feasible as

movement direction information a few seconds after the offset

medical application (Science 2017; Restor Neurol Neurosci

of arm reaching movement. This suggests that M1 is not a

2016; Prog Brain Res 2016) for recovery from post-stroke

simple final path of motor signal output to the muscles, but ishemiplegia (J Rehabil Med 2011), motor paralysis due toan important node of post-processing in the sensorimotor

incomplete spinal cord injury, and dystonic writer's cramp

system. Successful decoding of movement direction (~90%)(BMC Neurosci 2014). BMI also have a potential impact on

promises to establish volitional control of machine devices inthe science in motor control and learning, since BMI cana BMI fashion, without presence of actual movement.

characterize the spatio-temporal feature of the sensorimotor

Neurobiological natures of motor learning and motor recovery

processing in a computational fashion (Brain Topogr 2015; J

will be discussed deeply with this advanced BMI technology

Rehabil Med 2014). Also, manipulation of a targeted brain

in near future, and clinical application of BMI in humans will

activity though BMI can tell causal relationship between the

be further promoted by such neurobiological reasonings.

454

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

19．行動を制御する神経ネットワーク機能の解明に向けて2018 年 11 月 30 日－12 月 1 日
代表・世話人：松本正幸（筑波大学）
所内対応者：南部篤（生体システム研究部門）（１）環境に依存した行動選択の脳メカニズム國松淳（筑波大学）（２）報酬と課題遂行に関係するサル脚橋被蓋核のニューロン活動
岡田研一（大阪大学）（３）Neural dynamics of value-to-decision transformation in the primate orbitofrontal cortex and midbrain dopamine neurons
Mengxi Yun（筑波大学）（４）Correlated activity in the globus pallidus of normal and MPTP-treated Parkinson's disease monkeys
Woranan Wongmassang（生理研学研究所）（５）計時の神経機構
鈴木智貴（北海道大学大学院）（６）一次体性感覚野は運動出力コピーを受け取っている
梅田達也（国立精神･神経医療研究センター）（７）脳局所冷却法を用いたサル前頭-頭頂皮質におけるフィードバック運動制御メカニズムの解明
武井智彦（京都大学医学研究科･白眉センター）（８）神経インターフェイスを介した大脳皮質―筋間の損傷神経再接続による運動機能再建とその皮質適応機構
加藤健治（国立長寿医療研究センター）（９）Flexible neural representations of object motion in head- and world-centered coordinates in macaque areas VIP and MSTl
佐々木亮（京都大学）（10）小型霊長類における動作のマーカレス測定と化学遺伝学の実装
三村喬生（放射線医学総合研究所）（11）行動選択および行動柔軟性の制御機構を担う神経基盤の機能解明
加藤成樹（福島県立医科大学）【参加者名】
田中真樹（北海道大学），鈴木智貴（北海道大学），小林所），大塚友紀子（霊長類研究所），伊佐 正（京都大学），

和人（福島県立医科大学），加藤成樹（福島県立医科大学），

武井智彦（京都大学），佐々木 亮（京都大学），加藤利松本正幸（筑波大学），國松 淳（筑波大学），山田 洋

佳子（京都大学），岡田研一（大阪大学），加藤荘志（広（筑波大学），惲 夢曦（筑波大学），南本敬史（放射線島大学），磯田昌岐（生理学研究所），戸松彩花（生理学

医学総合研究所），三村喬生（放射線医学総合研究所），

研究所），植松明子（生理学研究所），堀尾修平（生理学関 和彦（国立精神･神経医療研究センター），梅田達也

研究所），南部 篤（生理学研究所），畑中伸彦（生理学（国立精神･神経医療研究センター），近藤崇弘（慶應義研究所），知見聡美（生理学研究所），佐野裕美（生理学

塾大学），加藤健治（長寿医療研究センター），高田昌彦

研究所），纐纈大輔（生理学研究所），長谷川 拓（生理（霊長類研究所），雨森賢一（霊長類研究所），田辺創思学研究所），Dwi ahyu Indriani（生理学研究所），Woranan（霊長類研究所），木村 慧（霊長類研究所），オ ジョ

Wongmassang（生理学研究所），Polyakova Zlata（生理学

ンミン（霊長類研究所），アンディ チェン（霊長類研究研究所），Nondhalee Pimpimon （生理学研究所）455

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

【概要】
脳は，眼や耳などの感覚器官を通して外界の情報を受

神経ネットワークの活動を操作・可視化する革新的な手

け取り，血糖値や水分濃度など体内の情報をモニターし，法の開発によって大きく発展した。特に近年は，齧歯類

それらを統合，認識，記憶と照合することによって適切や他の小型動物に限られていたこれらの技術が，より大な行動を決定・発現する。このような脳のプロセスを解型の霊長類モデル動物にも適用が可能になりつつあり，

明しようとするシステム神経科学は，各脳領域の神経活

革新的技術を用いて高次脳機能を解明しようとするシ

動がどのような情報をコードし，その活動が動物の行動

ステム神経科学の動向に注目が集まっている。本研究会

をどう制御するのかに注目してきた。その一方，近年，では，知覚や認知，情動，運動制御などを研究対象とす

個々の脳領域だけではなく，各領域をつなぐネットワー

る新進気鋭の若手システム神経科学者に最新の成果をクの役割に注目した研究が急速に増えつつある。このよ

持ち寄ってもらい，その方向性などを議論し，今後の研うな研究は，光遺伝学やイメージング技術など，目的の究の発展につなげることを目的とする。

（1）環境に依存した行動選択の脳メカニズム國松淳（筑波大学）

物体の価値は環境や状況によって変化するが，我々は尾側部から，中型有棘ニューロンと抑制性介在ニューロ

経験や学習に基づいてそれを適切に判断し，行動を変化

ンの活動を記録した。その結果，半数の中型有棘ニューさせることができる。従来の強化学習の考えでは，特定ロンは背景によって，物体への反応を変化させた。また，の刺激に対する反応で得た報酬をドーパミンがコード残りの半数は背景にかかわらず，多くの報酬を示す物体

し，それを線条体にフィードバックしてグルタミン酸細に大きな反応を示した。つまり，中型有棘ニューロンは胞のシナプス可塑性が変化しすることで学習が成立す

背景と物体の価値の情報のそれぞをコードしていた。一るとされてきた。しかし，このメカニズムだけでは，ひ方で，抑制性介在ニューロンは背景によって活動を変化

とつの状況での物体の価値しか学習することができず，させたが，どの物体に対しても同じように反応した。こ環境に依存して価値判断を変化させることができない。

のことから，抑制性介在ニューロンは背景の情報のみをそれでは，環境（背景）の情報は脳内でどのように表現示すことが明らかとなった。つぎに，抑制性介在ニュー

され，いかに物体と連合して学習されているのだろうか。

ロンが持つ背景情報が行動選択に影響を及ぼすかを調

これを調べるために，背景依存的物体選択課題を新たにべるために，AMPA 型グルタミン酸受容体遮断薬（IEM-

考案した。この課題では，価値（報酬量）が異なる２つ

1460）を記録部位に微量注入し，抑制性介在ニューロンの物体が提示される，その価値は物体とともに提示されの活動を抑制した。その結果，学習後の背景依存的物体

る背景により変化する。サルは多くの報酬を得るために，

選択課題の遂行には影響はなかったが，新しい背景と物

背景によって選択する物体を変化させる必要がある。こ体を用いた背景依存的物体選択課題の学習が阻害されれまでの先行研究から，長期の学習に基づいた物体の価た。一方で，物体の価値そのものの学習には変化がなか

値判断に線条体（尾状核及び被殻）尾側部が関与していった。これは，抑制性介在ニューロンがもつ背景の情報

ることがわかっており（Yamamoto et al., 2103；Hikosaka

が，背景と物体の連合学習に必須であることを示してい＆ Kunimatsu 2017），同部位が環境に依存した行動選択

る。以上の結果から，環境に依存した行動選択の場合ににも関与している可能性があり，これらの部位より単一は，従来考えられてきたドーパミンに加え，抑制性介在

神経活動記録並びに局所薬剤注入実験を行った。

ニューロンの入力が線条体内でのシナプス可塑性を変化させていることが示唆された。

まず，背景依存的物体選択課題遂行中のサルの線条体456

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（2）報酬と課題遂行に関係するサル脚橋被蓋核のニューロン活動岡田

研一（大阪大学大学院生命機能研究科）

DAN で見られる新規刺激への応答と馴れによる応答の減報酬に基づく行動選択・学習過程において，報酬予測
誤差情報を表現する中脳の Dopamine neuron (DAN)が寄弱については，PPTg でも同様のものがみられた。

与していることが様々な研究により示されてきた。一方

また，DAN の変性が主な原因となるパーキンソン病にで，そういった報酬に関係した応答だけでなく，salient な

おいて，PPTg への電気刺激（Deep brain stimulation; DBS）

刺激に対する DAN の応答も報告されてきた。

が治療効果を持つことが報告されている。さらに，パーキ

我々は，こうした多様な情報表現の源を調べるために，

ンソン病患者の PPTg から Local field potential (LFP) が記

眼球運動課題遂行中のサルを用いて，DAN に対して興奮録されており，PPTg の LFP は歩行中に周期的な活動を示

性 の 投 射 を 持 つ 脳 幹 の 脚 橋 被 蓋 核 (Pedunculopontine

し，この周期的な活動の変化がパーキンソン病の治療状態

tegmental nucleus; PPTg)から単一ニューロン活動記録を行と関係があることが示されている。こうした LFP 変化のなってきた。報酬に関しては，DAN における誤差表現と単一神経基盤を明らかにするため，サル PPTg の単一神経は異なり，PPTg の一群のニューロンは実際に得られた報活動と LFP の同時記録を試みた。ヒトでの歩行課題と同酬に対して報酬量に応じた一過性の応答を示した。また，様に，眼球運動課題遂行中のサル PPTg の LFP に低周波数

DAN でみられる報酬を期待させる刺激に対する一過性の帯 (13 – 25Hz) での活動上昇が見られた。さらにこの活応答に対して，PPTg には刺激の呈示から実際に報酬が与動変化は，ドーパミンを含むモノアミンの阻害剤であるレ

えられるまでの課題遂行中に持続的な活動を示すニュー

セルピンの投与により消失した。この結果は，課題遂行にロン群が存在した。こうした実報酬と報酬予測の情報は，関与する PPTg の周期的な活動の変化が，パーキンソン症

DAN での報酬予測誤差の計算に必須と思われる。一方で，状や DBS 治療に関わっている可能性を示唆している。

（3）Neural dynamics of value-to-decision transformation in the primate orbitofrontal cortex and midbrain
dopamine neurons
Mengxi Yun（筑波大学）
In economic choice behavior, animals first evaluate thepresented and the monkey was required to immediately decidevalue of an option and then decide to choose or not to choose

to choose or not to choose it. Briefly, six visual stimuli werethat option. Although several cortical and subcortical areas areassociated with different amounts of a liquid reward, and one

known to signal value information and contribute to decision-of them was presented as an option. The monkey was required

making, neural mechanisms that transform the value

to decide to choose or not to choose that option within a limited

information into a decision command still remains unknown.

time. After the decision, another stimulus was presented. If theHere, we hypothesize that the midbrain dopamine (DA) system,monkey had chosen the former option, the animal obtained thea subcortical neuromodulatory system, transmits the value

reward associated with that option at the end of the trial. If theinformation while the orbitofrontal cortex (OFC), a corticalmonkey had not chosen the former option, the animal obtained

center for reward processing, encodes the value information

the reward associated with the latter stimulus. We recorded theand transforms such value signal to a decision command. To

activity of 96 DA neurons and 285 OFC neurons from two

test this hypothesis, we recorded single-unit activity from DA

monkeys. Of these, many DA and OFC neurons encoded theand OFC neurons in monkeys performing a value-basedvalue of the option, consistent with previous work. Moredecision-making task. In this task, only one option was

surprisingly, we found that not only OFC neurons, but also DA

457

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

neurons represented whether the monkey would choose thedecision transformation. Such neural dynamics was evenoption or not. We then examined the time course of such value

represented in individual DA and OFC neurons. Thus, against

and choice-related signals. Notably, we found the neural

our initial hypothesis, these findings provide evidence

dynamics in both regions that encoded the value informationsuggesting that both DA and OFC neurons participate in the

shortly after the option presentation and then represented thevalue-to-decision transformation.

choice-related signal, mimicking the time course of value-to-（4）Correlated activity in the globus pallidus of normal and MPTP-treated Parkinson's disease monkeys
Woranan Wongmassang, Taku Hasegawa, Satomi Chiken, Atsushi Nambu（生理研学研究所）
Basal ganglia (BG) are a group of subcortical nuclei that

correlation. (2) We made a PD monkey by injecting 1-methyl-play a crucial role in controlling voluntary movements and4-phelnyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), dopaminergic

higher brain functions. In the BG, the external segment of theneurotoxin. This model typically showed akinesia and rigidity,

globus pallidus (GPe) sends its information to many nuclei inand intravenous injection of L-dopa, which is a standard drug

the BG and may control the whole BG activity, whereas thefor human patients, ameliorated these symptoms. We observed

internal segment (GPi) functions as the BG output station andthe spike correlations during resting state of three conditions,sends

thalamo-corticali.e., normal, PD, and PD treated with L-DOPA conditions.

projections and brainstem. The correlated GPe/GPi activity

Both GPe-GPe and GPi-GPi neuronal pairs of a PD monkey

may converge in the single neuron of the target nuclei andshowed the significant cross-correlations, and they were

induce large inhibitory effects and post-inhibitory rebounds

decreased after L-dopa treatment. Moreover, both GPe/GPi

through GABAergic projections. In this study, we examinedpairs showed significant decrease of cross-spectral density

correlation of GPe/GPi activity during task performance and(CSD) of the beta (10-30Hz) range after L-dopa treatment.

processed

information

to

the

Parkinson’s disease (PD) state. (1) Two Japanese monkeys

These findings suggest that (1) while the majority of(Macaca fuscata) were trained to perform a hand-reaching task.

GPe/GPi activity is functionally independent, fractions of them

The activity of GPe/GPi neurons was recorded during task

transfer neuronal information to their target nuclei by

performance using a multi-channel electrode with 16 equallycorrelated activity, and that (2) the synchronized GPe/GPi

spaced contacts by 150 μm. Some GPe-GPe and GPi-GPi pairs

activity may induce large inhibition and post-inhibitory

showed short-duration but significant correlated activity atrebounds in the target nuclei and be related to PD symptoms.

specific event timings, although most pairs showed weak or no（5）計時の神経機構
鈴木智貴（北海道大学大学院医学研究院神経生理学教室）

数百ミリ秒から数秒程度の時間知覚や行動制御は日り刺激の提示から一定時間が経過した後にサッカード

常生活に不可欠である。こうした処理には前頭連合野，をおこなうようにニホンザルを訓練した（時間生成課

頭頂連合野，大脳基底核，小脳など多くの脳部位が関わ題）。この課題を用いることで，線条体（尾状核）と小ることが知られているが，その神経機構の詳細は明らか

脳歯状核から神経活動を記録し，計時の最中に発火率をにされていない。これを調べるために，私たちは手がか漸増させるニューロンが多数存在することを発見して458

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

いる（Kunimatsu et al., 2018)。これらの時間経過は 2 つのとのサッカード潜時のばらつきを必ずしも反映しなか

領域で異なり，尾状核では指示された生成時間に応じてった。
一方，課題遂行中の瞳孔径の測定をおこなったところ，全体的な時間構造を変化させるのに対し，歯状核では試
行ごとの潜時の違いをより反映していた。この研究成果

手掛かり刺激直前の瞳孔径と試行ごとのサッカード潜をさらに発展させるために，同様の行動課題を用いた 2

時の間に有意な負の相関を認めた。固視点の色に応じてつの研究をおこなった。

2 種類の異なった時間長の経過をサッカードで報告する

まず，固視点の色に応じて 3 種類の時間長を生成する

ように訓練すると，同じ条件内では瞳孔径とサッカード

よ う サ ル を 訓 練 し た う え で ， 線 条 体 か ら local field

潜時の間に相関がみられたが，時間長条件が異なる場合

potential (LFP)を記録した。すると，手がかり刺激に対すはこの相関が成り立たず，同様の潜時であっても瞳孔径る電位応答は時間長条件によって異なっていた。手がかに差が認められた。これらのことから，瞳孔径との相関

り出現前から低周波数帯域(6-20 Hz)の活動には時間長依することがよく知られているノルアドレナリンシステ

存的な変化が生じており，またこの成分はサッカードにムの活動等によって調節される脳状態が，主観的な時間

先立ち時間依存的な変化を示していた。計時に先立ち，経過の試行ごとの変動に関与していたことが示唆され

大脳皮質-大脳基底核システムにおいてネットワークレ

た。このように，計時が少なくとも 2 つの異なるプロセ

ベルの変化が起こっている可能性がある。ただし，手がスにより構成される可能性が考えられる。

かり刺激出現前の活動変化は各時間長条件での試行ご（6）一次体性感覚野は運動出力コピーを受け取っている
梅田達也（国立精神・神経医療研究センター モデル動物開発研究部）
自発的な運動では，体性感覚システムは，受動的に外的および成分的プロファイルを明らかにした。一次体性感

界からの信号を受け取るだけでなく，運動中枢との相互

覚野は，まず運動開始前に一次運動野からの入力を連続的作用を介して体性感覚情報を処理していると考えられに受けていた。そして，運動が開始されると，末梢求心性ている。しかしながら，体性感覚システムが自発運動中神経からの感覚フィードバック信号を付加的に受けた。さに運動中枢からどのように情報を受け取っているのか

らに，一次運動野よりやや遅れて，一次体性感覚野は運動はっきりとわかっていなかった。

前から筋活動についての情報をコードしていた。以上の結今回の研究では，上肢到達運動を行っているサルの一次

果は，一次体性感覚野が運動出力情報のコピーを運動前か

体性感覚野，運動野，末梢求心性神経，および前肢筋といら連続的に受け取っていることを示唆している。このことった多領域から同時記録を行い，デコーディング手法を用から，体性感覚システムが文脈依存的にオンライン処理をいることで，一次体性感覚野におけるシグナル統合の時間行っていることが推察される。

（7）脳局所冷却法を用いたサル前頭-頭頂皮質におけるフィードバック運動制御メカニズムの解明
武井智彦（京都大学医学研究科白眉センター）

我々動物が運動を行う場合，時々刻々と変化する状況

容器から中枢神経系までには数十ミリ秒のオーダーでに対して適切な運動指令を作り出す必要があります。この時間遅れがあり，反対に大脳皮質から筋肉へ運動指令

こで大きな問題となるのが神経系に内在する信号伝達が伝わるのにも同様の時間がかかります。この数十ミリの時間遅れです。有髄線維が発達した哺乳類でも末梢受秒の遅れは，静的な環境では大きな問題になりませんが，

459

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

運動制御のように環境も身体も動的に変化する状況でれにより，サルがどのように素早く（運動時間）かつ正は致命的な影響を及ぼします。そこで重要とされている

確（終端誤差）にトルク外乱に対する運動応答を行うかのが，末梢からの感覚フィードバックに依存するのではを定量的に評価しました。

なく，自分の運動指令から運動の結果を予測し，その予

まず，運動前野背側部を冷却した場合，トルク外乱に

測信号に基づいて運動を制御するという方策です。この対する応答の運動時間が長くなり，さらに終端誤差が増ような運動制御は「最適フィードバック制御」モデルと加することがわかりました。一方，頭頂葉 5 野を局所冷して定式化され，実際に動物の運動をよく説明すると示却すると，終端誤差は増加するのですが，運動時間は変されてきました。しかし，現在までのところ実際にその化しませんでした。そこで，それぞれの冷却によってどような計算処理がどのような神経基盤によって実現さのような計算プロセスが障害したのかを調べるためにれているのかはほとんどわかっていません。

「最適フィードバック制御」モデルに基づいたシミュレ

本研究では，1) マカクザルの大脳皮質の局所的に冷却ーション結果と比較したところ，頭頂葉 5 野の冷却ではすることで可逆的な機能脱落を起こし，サルのフィード感覚フィードバックや運動予測を統合して状態の推定

バック運動制御にどのような障害がおこるのかを定量を行う機能が低下したのに対して，運動前野背側部の冷的に評価しました。さらに，それらの運動障害がどのよ却では推定された状態から最終的な運動指令を作り出うな計算処理の不全によって生じたのかを調べるためす機能が低下したことが示唆されました。

に，2)「最適フィードバック制御」に基づいたコンピュ

従来，高次感覚野や高次運動野は随意運動の計画や企ータ・シミュレーションを行い，各計算プロセスの脱落図に関わることが示されてきました。これに対して，本によってどのような運動障害が生じるのかを推定しま研究の結果は，これらの頭頂-前頭皮質は，運動実行中のした。行動課題としては，サルに 2 次元空間上のターゲ

オンラインフィードバック制御にも関わっていること

ットに手先位置を保持する課題をトレーニングし（姿勢が明らかとなりました。これらの領野における状態推定

保持課題），サルが姿勢を保持している最中にランダムおよびフィードバック運動制御機能が我々動物の巧みなタイミングでサルの腕にトルク外乱を与えました。こな運動制御を支えているものと考えられます。

（8）神経インターフェイスを介した大脳皮質―筋間の損傷神経再接続による運動機能再建とその皮質適応機構
加藤健治（国立研究開発法人国立長寿医療研究センター）
脳梗塞による運動機能障害は，大脳皮質と脊髄間を結脳梗塞モデルサルを作成し，大脳皮質の神経活動に依存

ぶ下行路が切断されているために起こるが，その損傷領した電気刺激を麻痺筋へ与えることによって大脳皮質域の上位に位置する大脳皮質や，下位に位置する脊髄・⇒筋間の人工神経接続を施し，失った麻痺筋の随意運動

末梢神経・筋のすべての機能が失っているわけではない。

機能を再建できるか検討した。大脳皮質⇒筋間の人工神

従って，機能の残存している大脳皮質より神経活動を記

経接続は，大脳皮質へ慢性留置したシート状電極より任録し，損傷領域を超えて下位の神経構造へ，神経活動依意に 1 極を選択し，記録された脳活動より high-γ帯域

存的な電気刺激を送る人工神経接続によって，失った随（80-120 Hz)の特徴的な波形を人工神経接続への入力信意運動機能を再建できる可能性がある。本研究では，そ号として検出し，その検出頻度に依存した電気刺激の強の人工神経接続に対する適応能力および適応過程を明度と周波数を変調させることにより達成した。人工神経

らかにする目的で，脳梗塞モデルサルにおける大脳皮質

接続なしでは麻痺手の随意制御ができなかったが，人工⇒筋間の人工神経接続に対する運動適応過程とその神

神経接続中には，随意的に麻痺手の運動を制御すること

経メカニズムについて検討した。三頭のサルのレンズ核に成功した。さらに，一次運動野，運動前野，一次体性

線状体動脈或いは前脈絡叢動脈を結紮することにより感覚野におけるいずれの脳活動を使っても，麻痺筋の随460

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

意制御は可能であり，手首力制御タスクの成果は時間にいて最も増加させていることが明らかとなった。これら

伴って有意に向上した。その学習に関わる神経メカニズの結果は，脳梗塞サルであっても，自ら脳活動を大規模ムを調べたところ，人工神経接続への入力信号を効果的に再編成させて新規な大脳皮質⇒筋間の人工神経接続に増加させることによって，自己学習できることがわかに対して自己適応し，失った手の随意制御を再建できるった。さらに，この入力信号の増加は，入力電極以外のことを示唆している。

領野を超えても起きており，学習後には，入力電極にお（9）Flexible neural representations of object motion in head- and world-centered coordinatesin macaque areas VIP and MSTl
R. SASAKI（京都大学）
Many activities involve interacting with objects that move in

vestibular self-motion signals were available. We recorded

the environment. When a moving observer views a moving

responses of macaque VIP and MSTl neurons during each task.

object, the retinal image velocity of the object is the vector sum

Single-unit tuning curves show diverse results, with greaterof object motion in the world and self-motion. To estimate

effects of task in VIP than MSTl. Given this heterogeneity, weobject motion in the world, one has to compensate for the effecttested whether population responses could account for theof self-motion on the retinal image. Other times, we may needflexible reference frame transformations exhibited in behavior.

to judge how an object moves relative to our head/body, which

A linear decoder was trained to classify object motion as

does not require compensating for self-motion. Therefore, therightward or leftward relative to vertical. For the head-brain must flexibly incorporate self-motion signals into

coordinate task, decoding either MSTl or VIP activity producescomputations of object motion.

good performance, which is not surprising since self-motion

We trained monkeys to report whether an object moves up-

signals are not required for this task condition. Results for theright or up-left during lateral self-motion. In the world

world-coordinate task, which requires self-motion signals,

coordinate task, the monkey judges whether the object moved

reveal clear differences between areas. For MSTl, decoder

to the left or right of vertical in the world; in the head

performance shows substantial biases due to self-motion. In

coordinate task, the animal reports left or right relative to thecontrast, decoding of VIP responses shows a pattern of results

head. The two tasks are randomly interleaved, as cued by thesimilar to behavior. Our results suggest that MSTl only

fixation point. Self-motion information was provided by optic

partially integrates self-motion signals to represent object

flow or by a combination of optic flow and translation of amotion in world coordinates. In contrast, VIP responses appear

motion platform. Monkeys successfully switched between

to reflect the ability to flexibly represent object motion in

performing the two tasks, and performance in the world

different reference frames.

coordinate task was significantly better when both visual and461

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（10）小型霊長類における動作のマーカレス測定と化学遺伝学の実装
三村喬生，須原哲也，南本敬史（量子科学技術研究開発機構放射線医学総合研究所脳機能イメージング研究部）
松本惇平，西条寿夫（富山大学大学院医学薬学研究部システム情動科学）
井上謙一，高田昌彦（京都大学霊長類研究所神経科学研究部門統合脳システム分野）
コモンマーモセット(Callithrix jacchus)は，高い認知能力

ン神経の操作と行動への影響を調べた研究について紹介

や家族性から，霊長類の社会性の神経基盤を調べる良いモする。片側中脳黒質にウイルスベクターを局所注入するこデル動物として注目されている。社会性について関連が示とで興奮性 DREADD(hM3Dq)を導入した。DREADD に特唆される多くの神経領野について行動への影響を網羅的異的に結合する新規トレーサ[11C]C22b を用いた PET にに調べるには，脳活動制御と行動解析の双方において汎用より，注入領域の黒質緻密部及び，投射先である線条体で性と解像度の向上が求められる。

の hM3Dq の発現を非侵襲的に可視化できた。さらに，

化 学 遺 伝 学 の ひ と つ DREADDs(Designer receptors

DREADD アゴニスト C22b の全身投与により hM3Dq を活

Exclusively Activated by Designer Drugs)は，人工的な外来性性化させることで，同側の線条体においてドーパミン放出

リガンドにより特異的に活性化される人工受容体である。

量が上昇することが，ドーパミン D2 受容体選択的 PET リ

これを特定の神経領域に導入すると，リガンドの全身投与

ガンド[11C]Raclopride を用いたドーパミン機能 PET によにより，一過的に神経活動を興奮または抑制させる事がでり確認できた。一過的なドーパミン賦活による影響は，覚きる。その特性から，刺激プローブの留置などを必要とせ醒下において，顕著な片側回転運動として確認された。開ず，繰り返し数時間だけ特定の神経系を遠隔に操作し，行発したモーションキャプチャシステムを用い，この行動を動への影響を調べることが可能となる。

測定・解析することで，空間的な体軸回転方向・顔方向のまた，社会性行動の評価として，個体間相互作用の時間偏りがアゴニストの注入時点から徐々に顕在化していく

発展をデータ駆動的に解析できる手法の開発が急務であ時系列を定量的に評価することに成功した。

る。私たちは汎用性を高めるため，マーモセットの身体運

これらの結果から，DREADD と PET の融合技術と空間動を高解像度で捉えるモーションキャプチャシステムを

運動解析手法は，マーモセットの特定神経回路の遠隔操作開発してきた。深度カメラの情報に基づき，物理演算と機と，その行動への影響評価に非常に有効であることが確認

械学習を組み込む事で，ボディマーカを用いずに身体部位された。今後，2 匹の同時トラッキングへ拡張する予定で(頭・胴・腰)および顔の向きを 3 次元的に抽出することにあり，社会脳領域が個体間相互作用に与える影響をデー成功した。

タ・ドリブンに浮かび上がらせるものと期待している。

発表では，このマーモセット実験系を利用し，ドーパミ（11）行動選択および行動柔軟性の制御機構を担う神経基盤の機能解明
Neural circuitry functional analysis of behavioral selection and switching flexibility
加藤成樹（福島県立医科大学医学部生体機能研究部門）

自然界において，動物は状況に応じた適切な行動を選が，その仕組みはほとんどわかっていない。視床の髄板択することで，より多くの報酬を獲得したり，外敵から内核は，これまで主に痛覚を媒介し，感覚機能の制御に身を守ることができる。また，様々な環境の変化に対し関わると考えられていた。一方で，脳幹から非常に密なて迅速に行動を切り替える必要がある。これらの行動は，投射を受け，運動の制御や認知機能に重要な役割を果た

多くの脳領域を結び付ける複雑な神経ネットワークがす大脳皮質をはじめとする大脳基底核ループとの強い相互作用することによって発現すると考えられている

結合関係があることから，我々は視床髄板内核が脳幹-大462

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

脳皮質-大脳基底核を繋ぐネットワークの重要なハブとの除去および抑制を選択的に誘導した。この動物を用いしての役割を果たしていると仮説をたてた。

て，弁別学習や逆転学習，ルール変更課題などによる選本研究では，特定の神経回路レベルでの機能操作を行う

択行動を評価し，視床線条体路が学習や経験を介した行ため，ウイルスベクターとタンパク質製剤を用いた細胞動の選択と状況に応じた適切な行動の切り替えに必須

標的法を開発し，またその応用として Cre-loxP システの役割を持つことを明らかにした。

ム，光遺伝学，化学遺伝学を組み合わせ，視床線条体路463

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告20．第 8 回社会神経科学研究会『社会神経科学的アプローチによる精神疾患の社会性障害の理解』2018 年 11 月 29 日－11 月 30 日
代表・世話人：高橋宗良（玉川大学脳科学研究所・特任准教授）
所内対応者：定藤規弘（生理学研究所心理生理学研究部門・教授）（１）海馬における自己と他者の空間認識
藤澤茂義（理化学研究所脳神経科学研究センター）（２）霊長類脳イメージングによるヒト社会性のなりたちとその障害の理解
横山ちひろ（理化学研究所生命機能科学研究センター）（３）fNIRS を用いた乳幼児の視聴覚統合の脳内機構とその多様性の検討
氏家悠太（中央大学研究開発機構）（４）神経ダイナミクスと社会性障害
北城圭一（生理学研究所神経ダイナミクス研究部門）（５）超診断的な症状―脳関係および診断の影響
青木悠太（昭和大学発達障害医療研究所）（６）安静時機能的結合による自閉スペクトラム症の神経基盤理解と臨床応用の展望
八幡憲明（量子科学技術研究開発機構放射線医学総合研究所）【参加者名】
福永雅喜（生理学研究所 心理生理学研究部門），植松明

究所 心理生理学研究部門），定藤規弘（生理学研究所 心子（生理学研究所 認知行動発達機構研究部門），高岸治

理生理学研究部門），南條啓孝（生理学研究所 心理生理人（玉川大学脳科学研究所），高橋あきら（静岡大学情報学研究部門），三村喬生（量子科学技術研究開発機構 放学部 高橋研究室），仁科国之（玉川大学脳科学研究科），

射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部），小池

加藤正晴（同志社大学 赤ちゃん学研究センター），楊 家

耕彦（生理学研究所 心理生理学研究部門），山本哲也（生

家（岡山大学），糸魚川幸宏（ウィズダム・インク），寿理学研究所 心理生理学研究部門），SINGH, Balbir（生理秋露（玉川大学大学院 脳科学研究科），小林 盾（成蹊学研究所 心理生理学研究部門），Quang Trung, Pham（生大学文学部 現代社会学科），本多結城子（生理学研究所

理学研究所 生体機能情報解析室），小山雄太郎（生理学

統合生理研究部門），小林 恵（愛知県心身障害者コロニ研究所 心理生理学研究部門），近藤崇弘（慶應義塾大学

ー発達障害研究所 機能発達学部），松永昌宏（愛知医科

医学部 生理学教室），Adam Smith（名古屋大学 国際開発

大学医学部 衛生学講座），酒井雅子（㈱エクォス・リサ

研究科），ヤマグチ マサヒロ（名古屋大学大学院創薬科ーチ 三河安城研究室），北野小百合（玉川大学脳科学研

学研究科 細胞薬効解析学分野），宮田絋平（生理学研究究所），松田哲也（玉川大学脳科学研究所），高橋宗良（玉所 心理生理学研究部門），藤井貴之（玉川大学脳科学研

川大学脳科学研究所），濱野友希（生理学研究所），福光

究所 松田研究室），兵頭和樹（公益財団法人明治安田厚

甘斎（理化学研究所 脳神経科学研究センター 親和性社会生事業団体力医学研究所），石原 暢（玉川大学脳科学研

行動研究チーム），菅原 翔（生理学研究所 心理生理学究所），鹿内友美（理化学研究所 CBS 脳リズム情報処理研究部門），中川恵理（生理学研究所 心理生理学研究部

連携ユニット），宮崎 淳（玉川大学脳科学研究所 松田門），伊藤嘉邦（生理学研究所 心理生理学研究部門），研究室），南本敬史（量子科学技術研究開発機構 放射線

吉本隆明（生理学研究所 心理生理学研究部門），丸山修

医学総合研究所 脳機能イメージング研究部），田中大貴

紀（生理学研究所 心理生理学研究部門），近添淳一（生（玉川大学脳科学研究所），島崎秀昭（京都大学大学院情理学研究所 生体機能情報解析室），角谷基文（生理学研

報学研究科），高橋英之（大阪大学大学院基礎工学研究科），

464

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

藤澤茂義（理化学研究所 脳神経科学研究センター），氏室），稲山賢一（名古屋大学情報学研究科心理認知科学専

家悠太（中央大学研究開発機構），北城圭一（生理学研究

攻 田邊宏樹研究室），佐藤 彩（生理学研究所 生体恒常所），青木悠太（昭和大学発達障害医療研究所），則武 厚性発達），戸松彩花（生理学研究所 認知行動発達機構），（生理学研究所 認知行動発達機構），八幡憲明（量子科纐纈大輔（生理学研究所 生体システム），木村梨絵（生学技術研究開発機構 放射線医学総合研究所），横山ちひ理学研究所 視覚情報処理），新居桂陽（生理学研究所 認ろ（理化学研究所 生命機能科学研究センター），吉岡 歩

知行動発達機構），郷田直一（生理学研究所 感覚認知情（名古屋大学情報学研究科心理認知科学専攻 田邊研究報），郷 康弘（EXCELLS 認知ゲノム）【概要】
社会神経科学研究の方向性としては大きく，ヒトの社会究，臨床研究の 3 つのセッションに分けて行い，各領域か性の生物学的な基盤の理解を通じて精神疾患等の社会性ら気鋭の研究を展開する 6 名の先生方をお招きした他，の障害の解明を目指す研究と，人文・社会科学系学問から指定討論者として社会神経科学を専門とされる先生方に得られた理論を神経科学的なアプローチを用いて証明す

加えて理論的神経科学や認知科学，ロボット工学などの領る研究の２つがある。本研究会では前者のテーマについて，域で活躍される先生方を招聘し，各講演の内容の他にも社

精神疾患のバイオマーカーとしての社会性の障害，さらに会性という概念そのものに関する討論も繰り広げられた。

ヒト・動物を用いた研究からその社会性の生物学的基盤を

特に興味深かったのは，社会性を持つことの意義，社会性

理解するためには今後どのような研究が必要かについてに関する疾患が淘汰されずに進化している意味，計算論的議論することを目的とした。また，日本においても近年ヒ

見地での社会性の実装可能性など，従来の社会神経科学にトの社会的こころに関する研究について継続的に議論で関する研究会とは異なる視点からの活発な議論が展開さきる機会を設ける必要性が指摘されている。そこで，本研れたことである。いずれもヒトの社会性の生物学的基盤を究会ではヒトの社会的こころに関連する，既存の学問分野

理解し，疾患のメカニズム解明へとつなげていくためにはを超えた新しい視点での研究を行っている研究者による極めて重要な示唆に富む議論であった。従来交流が希薄で講演を企画し，今後の日本におけるこの分野の研究の方向あった分野間においても非常に有意義な情報交換と問題性について議論した。

意識の共有ができ，今後の日本における社会神経科学研究

講演は動物を用いた基礎研究，ヒトを対象とする基礎研の発展が期待される会となった。

（1）海馬における自己と他者の空間認識
藤澤茂義（理化学研究所脳神経科学研究センター）
海馬には，自分が存在する空間において自らの位置を胞外電気生理記録により観測することにより，他者の空表現することのできる場所細胞が存在する。場所細胞は，間上の位置が海馬認識地図上でどのように表現されて例えばランドマークなど外部からの視覚情報が変化しいるかを明らかにする研究を行った。その結果，海馬にてもその活動パターンが保持されることから，海馬は外おいて，自己の位置を表現する標準的な場所細胞に加え，部情報から客観的な空間情報を内的に構成して認識地

他者の位置を表現するニューロンが存在することを確図を作成しているのではないかと考えられている。しか認した。この研究において，海馬は空間上の自己の場所

し，自分以外の他者や動物など，空間内で自由に移動し情報だけではなく他者の場所情報も符号化できるといている物体が，このように海馬で内的に構成された客観

うことを解明し，海馬における認識地図がより客観的な的空間地図上にどのように表現されるかは未だ明らか情報を有していることを明らかにした。このことより，にされていない。今回，他者を観察する行動を行ってい海馬は社会的環境におかれたときに他者の行動を認識るラットの海馬からニューロンの発火活動を大規模細するうえで重要な役割をもたらしていると考えられる。

465

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（2）霊長類脳イメージングによるヒト社会性のなりたちとその障害の理解
横山ちひろ，林拓也（理化学研究所生命機能科学研究センター脳コネクトミクスイメージング研究チーム）
今，社会の中で生きる個人の多様性が注目されている。

体差は，ヒトの示すそれらの個体差と対比可能かもしれヒトの社会行動の個体差は，脳機能の個体差に還元されない。我々は，非ヒト霊長類の基本的な脳ネットワーク

ると考えられる。一方，精神疾患分類においてスペクトを把握し，ヒトの脳ネットワークとの間にある相同性とラム（連続する表現型）の概念が一般化し，精神疾患の特異性，双方の視点に注目したいと考えている。種間に分類指標となるバイオマーカーとして脳ネットワーク

相同な脳ネットワークやその行動関連性からは，精神疾の同定が進んでいる。このような流れの背景には，特定患の動物モデルとしての有用性を提示することができの脳ネットワークの強弱，あるいはその組み合わせが脳る。種特異的な脳ネットワークやその行動関連性からは，機能を変化させ，その結果「社会性」のような行動表現

進化の道筋をたどる糸口が見つかるかもしれない。本講型の差異が生まれるという考えがある。これを検証する

演では，これまでに行ってきた非ヒト霊長類の行動－脳ためには，ヒトでは不可能な実験的介入や条件統制が可

画像関連解析の結果を提示するとともに，今後ヒトの社

能な動物モデルが必要であろう。ヒトに近い脳構造，社

会性障害の理解に繋げる試みを紹介したい。

会構造を持つ非ヒト霊長類の示す認知や社会行動の個（3）fNIRS を用いた乳幼児の視聴覚統合の脳内機構とその多様性の検討
氏家悠太（中央大学研究開発機構）
金沢

創（日本女子大学）
山口真美（中央大学）

ヒトやモノの認識では，視覚と聴覚からの情報を統合

聴覚統合の発達過程を明らかにした近年の報告をはじすることで，情報が効率的に処理される場面が多くある。

め，McGurk 効果を用いて，乳児期の顔と音声の視聴覚

例えば，他者の発話を知覚する際，音声だけでなく発話統合における環境要因の影響（他人種効果）を示した結者の口の動きの利用が知覚処理を促進する。物体の材質

果を報告する。さらに，現在進行中の研究として，McGurk

や状態の認識では，物体質感の視覚情報だけでなく聴覚効果の文化差の背景となる，日本語圏と英語圏での話者情報も物体認識に有益な情報をもたらす。しかし，これへの視線の違いの生起過程について，日本とカナダの乳らの知覚的側面の発達過程については明らかとなって児の眼球運動データを比較した結果の進捗についてもおらず，さらには文化差や個人差といった多様性の背景報告する。

となる環境要因や個人特性についても不明な点が多い。

また，fNIRS の臨床研究への応用例として，発表者のそこで発表者らは，乳児と成人を対象に，「物体認識」

所属機関（中央大学研究開発機構・代表壇一平太教授）と「顔と音声」の視聴覚統合の発達と文化差，定型発達が社会実装を進めている，注意欠陥多動性障害（Attentionと非定型発達との違いについて，行動指標と機能的近赤deficit hyper activity disorder：ADHD）の診断におけるバ外分光法（fNIRS）を用いて検討を進めてきた。

イオマーカー開発のプロジェクトで得られた研究成果についても紹介を行う。

本発表では，fNIRS を用いて，乳児期の素材質感の視466

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（4）神経ダイナミクスと社会性障害
北城圭一（生理学研究所神経ダイナミクス研究部門・総合研究大学院大学生命科学研究科・理化学研究所脳神経科学研究センター CBS―トヨタ連携センター）
我々の研究グループでは，ヒトの脳波レベルの神経活

閉症スペクトラム障害の当事者では健常者と異なるこ動の非線形ダイナミクスの機能的役割を計算論的な立とを報告してきた。本発表では安静時のヒト脳波の自発場で研究している。非線形ダイナミクスには，振動，同活動の神経ダイナミクスの一特性であるメタスタビリ

期，ノイズ誘起現象等，多様なものがあるが，脳波や他ティ（準安定性）の個人特性に着目し，メタスタビリテの神経活動計測データの解析でこれらを定量化するこィの特徴が自閉症傾向を予測できることを報告する。さとが可能である。また我々は，非線形ダイナミクスがさらに，神経ダイナミクス研究が，社会性とその個人特性

まざまな脳機能の個人特性を説明することを実証しての研究にどのように貢献できるかの可能性について，多いる。社会性に関しては，これまでヒトとヒトとのコミ面的な議論をしたい。

ュニケーション時の脳波の振動，同期ダイナミクスが自（5）超診断的な症状―脳関係および診断の影響
青木悠太（昭和大学発達障害医療研究所）

発達障害には，自閉スペクトラム症（ASD）や注意欠

生物学的研究でも，遺伝子・脳画像など複数のレベルで如・多動症（ADHD）などがあります。ASD は社会コミ両疾患に類似した異常が見られています。このような状ュニケーションの障害，限局した興味などが特徴的です。

況で，果たして二つの疾患は脳画像的に異なる疾患なの一方で，ADHD はその名の通り，注意力の欠如や多動をか，また，疾患ラベルと脳画像の関係はどのようなもの

特徴としています。治療法も ASD は認知行動療法的アか，検討した結果をご報告したいと思います。数ある脳プローチを取るのに対して，ADHD では薬物療法が中心

画像のモダリティの中でも，思春期にかけても変化を見となります。このように一見すると全く異なる二つの疾せる白質に特に着目して研究を進めております。当日，患ですが，実際には同一人物に二つの症状が見られたり，診断の白質に置ける影響，診断に関わらず見られる白質

両診断が同居したりすることもしばしばあります。また，の変化をお話できれば幸いです。

（6）安静時機能的結合による自閉スペクトラム症の神経基盤理解と臨床応用の展望
八幡憲明（量子科学技術研究開発機構放射線医学総合研究所）
安静状態にある被検者の脳活動を機能的 MRI 等で記ての応用が期待されている。また，従来の症候ベースの録し，脳領域間の機能的な結合関係（安静時機能的結合）疾患分類に替わり，各種精神疾患を連続性のあるスペクを精査することで精神疾患を理解しようとする試みがトラムとして捉え直すための手段としての有用性も期

近年脚光を浴びている。心理課題遂行に伴う脳賦活を評待されている。

価するタイプの機能画像研究に比べ，安静状態にある脳本講演では，この安静時機能的結合に基づいて疾患理活動のデータ収集は簡便に実行できるため，その適用対解を目指したこれまでの取り組みを概観するとともに，

象は潜在的に広く，精神科臨床における診断ツールとし問題点・克服すべき点を明らかにしつつ，今後の研究の467

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

展望について検討する。過去の研究では，サンプル数や手法を適用することで，今後精神疾患に対する理解も飛方法論上の制約から，報告された結果の一般性（汎化性）

躍的に深まる可能性がある。ここでは，演者が近年取りを確認することが困難であった。近年，複数施設が連携組んでいる，自閉スペクトラム症を対象とした安静時機して多数例の患者・健常対照者データを集積し，大規模能的結合ベースのバイオマーカー開発の試みを紹介しな画像研究を目指すプロジェクトが国内外で展開されながら，多施設連携による大規模画像研究が今後の精神始め，脳画像研究も新たな局面を迎えている。これまで疾患研究に果たしうる役割について論じる。

より１〜２桁多い母集団を対象に，より洗練された統計468

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告21．第 2 回ヒト脳イメージング研究会
2018 年 9 月 7 日－9 月 8 日
代表・世話人：松田哲也（玉川大学脳科学研究所・教授）
所内対応者：定藤 規弘（システム脳科学研究領域心理生理学研究部門・教授）（１）Structure, Function, and Connectivity of Cerebral Cortexin Humans and Nonhuman PrimatesDavid C Van Essen（Washington University in St.Louis）（２）脳イメージングによる対人関係における相互再帰性の神経基盤の解明
定藤規弘（生理学研究所システム脳科学研究領域）（３）深層ニューラルネットワークと脳の相同性とその応用
神谷之康（京都大学情報学研究科 / ATR 脳情報研究所）（４）Multi-modal parcellation of the human cerebral cortex
Matthew F. Glasser（Washington University in St.Louis）（５）Computational neuroimaging and the cortical pathwaysfor seeing words
Brian A. Wandell（Stanford University）（６）脳の自浄作用と自傷作用の可視化
樋口真人（量子科学技術研究開発機構放射線医学総合研究所）（７）拡散 MRI による脳コネクトーム解析
下地啓五（東京都健康長寿医療センター病院）（８）非ヒト霊長類脳分子コネクトーム解析の試み
横山ちひろ（理化学研究所生命機能科学研究センター）（９）7 テスラ MRI によるヒト脳画像研究岡田知久（京都大学大学院医学研究科）（10）心が身体を動かす神経基盤
西村幸男 （東京都医学総合研究所脳機能再建プロジェクト）（11）大規模脳画像データベースから見る脳の発達と加齢
瀧靖之（東北大学加齢医学研究所）（12）意思決定障害としての精神疾患の脳イメージング
高橋英彦（京都大学大学院医学研究科）（13）社会的意思決定の脳計算と神経基盤
中原裕之(理化学研究所脳神経科学研究センター）【参加者名】
樋口真人（量子科学技術研究開発機構 放射線医学総合研（東京大学），須原哲也（放射線医学総合研究所），花川

究所），下地啓五（東京都健康長寿医療センター病院），

隆（国立精神・神経医療研究センター），春野雅彦（CiNET），

横山ちひろ（理化学研究所），岡田知久（京都大学），David

本田 学（国立精神・神経医療研究センター），松元健二

Van Essen（Washington University in St.Louis），神谷之康（玉川大学），山田真希子（放射線医学総合研究所），四（京都大学），西村幸男（東京都医学総合研究所），瀧 靖

本裕子（東京大学），根本清貴（筑波大学），中原 潔（高之（東北大学），高橋英彦（京都大学），中原裕之（理化

知工科大学），高橋宗良（玉川大学），正木信夫（ATR），

学研究所），Matthew Glasser（Washington University in

竹村浩昌（CiNET），阿部修士（京都大学こころの未来研

St.Louis），Brian Wandell（Stanford University），酒井邦嘉

究センター），田邊宏樹（名古屋大学大学院 情報学研究469

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

科）
，飯高哲也（名古屋大学 脳とこころの研究センター），

中村晋也（東北大学大学院生命科学研究科），森 数馬（情劉 国相（NICT），宮崎淳吾（キヤノン㈱），和田幹彦（法報通信研究機構・脳情報通信融合研究センタ-），渡部喬

政大学法学部），可部泰生（東京大学 大学院情報理工学

光（RIKEN Centre for Brain Scienc），伊藤佑起（計算神経系研究科），生島高裕（数理先端技術研究所），Yutaro

科学研究室）村上恵太郎（東京大学理科一類），蓬田幸人

Koyama（慶應義塾大学青山研究室/生理学研究所定藤研究（国立精神・神経医療研究センター 神経研究所疾病研究室），河西ひとみ（国立精神・神経医療研究センター），

第三部），中山義久（東京都医学総合研究所 脳機能再建

中村 望（兵庫医科大学 生理学生体機能），堺 浩之（豊プロジェクト），高橋佳代（理研 生命機能科学研究セン

田中央研究所 脳機能解析プログラム），荻野祐一（群馬ター），福田玄明（理化学研究所 脳神経科学研究センタ

大学附属病院），片岡洋樹（東北大学大学院医学系研究科），

ー），Ruedeerat Keerativittayayut（School of Information，Kochi

福嶋 誠（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センタ

University of Technology），青木隆太（高知工科大学），ー），高橋 晃（静岡大学情報学部），松岡 究（奈良県Kiyoshi Nakahara（Research Center for Brain Communication，

立医科大学精神医学講座），平田武史（田辺三菱製薬㈱），Kochi University of Technology），石原 暢（玉川大学脳科

Kazue Hirabayashi（㈱資生堂 グローバルイノベーション

学研究所），青木俊太郎（高知工科大学），岡本悠子（㈱センター），猪瀬智后（首都大学東京大学院脳機能解析科

国際電気通信基礎技術研究所），中井智也（情報通信研究学分野），酒巻春日（京都大学大学院 医学研究科），中機構・脳情報通信融合研究センター），保坂太志（東京大村元昭（昭和大学発達障害医療研究所），中川敦史（立教学総合文化研究科），北地雄（総合東京病院），三井賢治

大学現代心理学部心理学科），中村杏奈（東京大学大学院（理化学研究所生命機能科学研究センター脳コネクトミ

教育学研究科臨床心理学コース），
早瀬允人（京都大学 医クスイメージングチーム），藤井貴之（玉川大学脳科学研

学研究科），野村圭史（東京大学大学院総合文化研究科生

究所），横川啓太（放射線医学総合研究所 脳機能イメー

命環境科学系），叶 尤奇（理化学研究所），Ning Ma（理ジング研究部），西村正彦（琉球大学医学部脳神経外科），

化学研究所 脳神経科学研究センター），横井 惇（情報朶舟茂（筑波大学 人間総合科学研究科），中井文哉（奈

通信研究機構・脳情報通信融合研究センター），島 淳（京良先端科学技術大学院大学情報科学研究科），雨宮都大学大学院医学研究科臨床神経学），Tetsuo Koyama（西（NICT），岩﨑美帆（理化学研究所 生命機能科学研究セ

宮協立脳神経外科病院リハビリテーション科），Liu Tuンター），松浦正憲（花王㈱ 感性科学研究所），守屋洋（Jinan University），米田将基（慶應義塾大学医学部リハ紀（日本医科大学大学院 精神・行動医学），野並 新（東ビリテーション医学教室），中村優子（東京大学 総合文

京大学総合文化研究科），Hui-Ning Wu（大阪大学大学院・化研究科），北脇真岐（大阪大学大学院 生命機能研究科，

生命機能研究科），Zhu Yinghan（東京大学進化認知科学研

Joonas Autio（RIKEN BDR），伊藤兼敏（高砂香料工業㈱），究センター），渡辺恭介（理化学研究所 生命機能科学研

西郡寛太郎（大日本住友製薬㈱基盤技術研究ユニット，理究センター），波多野真依（横浜市立大学大学院医学研究

化学研究所生命機能科学研究センター脳コネクトミクス

科生理学教室），Waki Nakajima（横浜市立大学医学部生理

イメージング研究チーム），麻生俊彦（京都大学医学研究学），小西清貴（順天堂大学），Takeshi Asamizuya （東京科 精神科神経科），江崎貴裕（JST さきがけ 社会情報基大学大学院法学政治学研究科先端融合分野研究支援セン盤領域），小川昭利（順天堂大学医学部生理学第一講座），ター），Dinh Ha Duy Thuy（Human Brain Research Center，

宮田紘平（生理学研究所システム脳科学研究領域心理生理

Kyoto University Graduate School of Medicine），丁ミンヨン

学研究部門），菅原 翔（生理学研究所心理生理学研究部（福井大学 子どものこころの発達研究センター），湯淺

門），Adnan Shah（CiNet，NICT），金子文成（慶應義塾健一（脳情報通信融合研究センター 脳情報通信融合研究

大学医学部リハビリテーション医学教室），吉田耕佑（日室），梅島奎立（東京大学 大学院総合文化研究科 相関基本医療科学大学 保健医療学部），Furukawa Koji（京都大礎科学系），佐々木章宏（理化学研究所 生命機能科学研

学大学院医学研究科 臨床神経学），Walid Yassin（東京大究センター），Alejandra Mejia Tobar（東京工業大学），Kenji学），Hiroto Yamaguchi（CiNet 西本グループ /大阪大学大Haruhana（理化学研究所 脳神経科学研究センター 認知

学院生命機能研究科），山野恵美（理化学研究所 健康生

機能表現研究チーム），兼子峰明（理化学研究所 脳神経

き活き羅針盤リサーチコンプレックス推進プログラム），

科学研究センター マーモセット神経構造研究チーム），470

薫

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

東口大樹（国立精神・神経医療研究センター 脳病態統合学研究センター・CBS-トヨタ連携センター），Yao-Ying Lai

イメージングセンター），林 正道（大阪大学国際医工情（National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities），

報センター臨床神経医工学寄附研究部門），Uksu，Choi

馬 瓊（東北大学），Tomomi Mizuochi（国立障害者リハ（Center for Information and Neural Networks，NICT），田中

ビリテーションセンター研究所高次脳機能障害研究室），

大貴（玉川大学脳科学研究所），安達彩織（東京医科歯科

竹田真己（高知工科大学総合研究所脳コミュニケーション

大学医学部附属病院総合教育研修センター），Yasuhiro

研究センター），西村風芽（Sandbox inc），細井雄太（細Mochizuki（理化学研究所 脳神経科学研究センター），井雄太），勝井将五（東京大学 教養学部 統合自然科学科），

Yasuhiro Mochizuki（理化学研究所 脳神経科学研究センタ

Hiroki Oishi （CiNet/ Osaka univ Amano lab），立山莉帆（ラー 学習理論・社会脳研究チーム），小野島隆之（理化学

イオン㈱研究開発本部），
篠崎 淳（札幌医科大学医学部），

研究所 脳神経科学研究センター 脳リズム情報処理連携星野 翔（東京大学大学院総合文化研究科），内山仁志（島ユニット），牟田光孝（東京医科歯科大学 医歯学総合研

根県立大学 人間文化学部），Yoshihiro Misaka（㈱リコー

究 科 ） ， Edmond CHEN （ Division of Cyclotron Nuclear

メディカルイメージング研究室），井出亮太郎（筑波大学

Medicine ， Cyclorton and Radioisotope Center ， Tohoku

人間総合研究科臨床医学系），石川紘司（ヤクルト中央研

University），田代 学（東北大学サイクロトロン・ラジオ

究所 食品研究所），Takayasu Higo（京都大学大学院 医学

アイソトープセンター），奥畑志帆（京都大学 大学院工研究科），船場美佐子（国立精神・神経医療研究センター

学研究科），岩田沙恵子（京都大学大学院 人間・環境学

精神保健研究所），長田貴宏（順天堂大学医学部生理学），研究科），Aki Tsuchiyagaito（Laureate Institute for Brain

Takahiko Koike（Department of System Neuroscience，National

Research），Goto Keisuke（首都大学東京大学院 人間健康

Institute for Physiological Sciences），山本雅裕（㈱東芝），

科学研究科理学療法科学域），
藤澤 和（玉川大学大学院），

濱野友希（生理学研究所 システム脳科学研究領域），

抜井正博（理化学研究所 イノベーション事業本部 企業共

Hironori Nakatani（東京大学 大学院総合文化研究科），郷創部），Masato Takahashi（奈良県立医科大学精神医学講

田直一（生理学研究所 感覚認知情報研究部門），杉本裕座），大星有美（浜松医科大学光尖端医学教育研究センタ樹（玉川大学大学院 脳科学研究科），関口 敦（国立精ーイノベーション光医学研究室），杉本 光（理化学研究

神・神経医療研究センター 精神保健研究所），柴田裕介

所革新知能統合研究センター），松森嘉織好（玉川大学脳（横浜市立大学 医学研究科），番 浩志（脳情報通信融科学研究所），宮崎雅博（大阪医科大学），水野賀史（福合研究センター・脳情報通信融合研究室），石田和久（東井大学医学部附属病院子どものこころ診療部），Kaoru

京 大 学 大 学 院 医 学 系 研 究 科 ） ， Arihito Nauchi （ GETsumura（GE Healthcare Japan），Yasushi Kato（GE Healthcare

Healthcare），大野 玲（㈱地球快適化インスティテュー

Japan），川原 瞳（東京大学教養学部統合自然科学科認知ト），丸山修紀（生理学研究所），柏瀬啓起（オムロン株行動科学），Yoshiki Yoshii（ATR），五月女康作（東京大㈱ ヒューマン S&C 研究室），祐伯敦史（立命館大学スポ

学総合文化研究科進化認知科学研究センター），漆畑勇太

ーツ健康科学部），田中政輝（順天堂大学大学院），荒毛（シーメンスヘルスケア㈱），北村能久（㈱エルエイシス

将史（防衛医科大学校分子生体制御学講座），中西智也（東テムズ），中川恵理（生理学研究所心理生理学研究部門），

京大学大学院総合文化研究科），穴井 達（㈱国際電気通

Masahiko Haruno（NICT CiNet 脳情報通信工学研究室），

信基礎技術研究所 認知機構研究所），池田圭佑（㈱国際

吉岡歩（名古屋大学 情報学研究科），佐伯百合子（㈱資電気通信基礎技術研究所 認知機構研究所），和田一孝（京生堂 アドバンストリサーチセンター），Kelssy Kawata

都大学大学院医学研究科），四本裕子（東京大学 総合文（Tokyo University），原澤寛浩（RIKEN 脳神経科学研究化），齋藤大輔（金沢大学 子どものこころの発達研究セセンター），高橋陽香（花王㈱ 感性科学研究所），Masahiro

ンター），吉村奈津江（東京工業大学 科学技術創成研究

Morikawa（コニカミノルタ㈱），樫野昭雄（コニカミノル院），小川俊平（東京慈恵会医科大学），水野 敬（理化タ㈱），長谷川卓也（フジキンソフト㈱），時藤大典（フ学研究所），菊池陽一（亀田総合病院），山口 涼（静岡ジキンソフト㈱），菊地秋人（SandBox Inc.），実吉綾子

大学 理学部生物化学科），飯島和樹（玉川大学 脳科学研

（帝京大学文学部心理学科），柴 玲子（東京大学 大学究所），阿部十也（福島県立医科大学 脳疾患センター），

院総合文化研究科），北城圭一（理化学研究所・脳神経科

荒船 晶（東京医科歯科大学 脳機能病態講座），南条啓

471

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

孝（生理学研究所 心理生理学研究部門），天野 薫（NICT

内海裕一（兵庫県立大学 工学研究科），高橋 愛（東京CiNET），東 佑一朗（オムロン㈱ 技術知財本部），増田

大学 法学政治学研究科），鮫島和行（玉川大学 脳科学研

洋一郎（慈恵医大 眼科），片岡二郎（JT 医薬総合研究所究所），渡邉啓律（山口大学 共同獣医），熊井 健（首研究企画部），峯 耕太郎（国立成育医療研究センター リ

都大学東京 大学院），小池康晴（東洋工業大学 科学技術

ハビリテーション科），大須利英子（早稲田大学 人間科

創成研究院），相羽裕子（防衛省 防衛装備庁），星 朱

学学術院），上原一将（理研 CBS トヨタ連携センター），香（キリン㈱ 基盤技術研究所），針尾紗彩（東京大学 前

臼田 升（東京大学・東京都医学総合研究所），座間拓郎

期教養学部），黄田育宏（NICT CiNET），菱田良平（福（理研 脳リズム情報処理連携ユニット），堀口浩史（東島県立医大 神経再生医療学講座），宮本靖貴（東京工業

京慈恵会医科大学 眼科），坂本志歩（NHK 大型企画開発大学），須田晃充（順天堂大学 第一生理），高村恒人（中

センター）
，野村 英
（キャノンメディカルシステムズ㈱），央大学 文学部），称津伸一（三井共同建設コンサルタン

若林龍成（NEUMO），加藤淳子（東京大学 法学政治学），

ト㈱），南條 均（順天堂大学）

森口佑介（京都大学 教育学部），篠崎隆志（NICT CiNET），【概要】
第 2 回ヒト脳イメージング研究会を，2018 年 9 月

David C Van Essen 教授をお迎えし，講演いただきました。

7 日（金）から 8 日（土）の 2 日間，玉川大学（東生理研からは，研究会運営に関する事務局の支援をい京都町田市）において開催しました。MRI，PET，MEG

ただき，研究会運営のノウハウを研究会事務局に移植す等のイメージング手法を用いてヒトの脳の構造，機ることができました。今回，一般参加者 250 名，講師 13

能，分子機構の解明を目指した研究者が集まり，研名(うち海外からの講演者 3 名)の方に参加いただき，ま究に関する議論，若手人材育成，学際的研究者交流た一般演題発表も 67 演題登録があり，とても多くの方を促すことを目的とし始められた研究会で，本年でに参加いただきました。この規模の研究会を滞りなく運

2 回目の開催となりました。本年度から，海外から営できたのは，これまで運営実績をもつ生理学研究所のの講演者をお呼びして，英語で講演，ディスカッシ

協力によるものです。生理学研究所のサポートに心よりョンを行うセッションを設けました。特別講演には，感謝いたします。

米 国 Human Connectome Project の リ ー ダ で も あ る

特別講演（1）Structure, Function, and Connectivity of Cerebral Cortex in Humans and Nonhuman PrimatesDavid C Van Essen1)，Matthew F. Glasser1),2)，and Chad J. Donahue1)（ 1) Department of Neuroscience and 2) Department of Radiology, Washington University School of Medicine）
The cerebral cortex is the dominant structure of the primate
brain and is responsible for many sensory, motor, perceptual,
cognitive, and emotional behaviors. Understanding how the
cerebral cortex works’ requires deciphering how various
functions are mediated by complex networks involving billionsof neurons organized into a mosaic of highly interconnectedparcels (cortical areas). This lecture will summarize recent
progress in analyzing cortical organization and function inhumans and nonhuman primates, including macaque monkeys,
chimpanzees and marmosets.

472

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

教育講演 1（2）脳イメージングによる対人関係における相互再帰性の神経基盤の解明
定藤規弘（自然科学研究機構生理学研究所 システム脳科学研究領域）
科学技術の加速度的な発展による社会環境の劇的な変証に寄与する。一方で，複数個体間の社会的相互行動は観化を特徴とする現代社会において，社会性を含むヒト高次察と関与を同時に含む相互再帰的な１個体に還元できな

脳機能の神経基盤を明らかにすることは，その問題の多くい過程であり，２個体脳を１つの系として観察することがが関連する人間の精神や社会的行動の解明に必要かつ喫必要である。

緊の研究であり，MRI を始めとするヒト生体イメージン

今後，7T MRI を技術的な核として種間比較を行い，社グが重要な役割を果たす。MRI は精神活動と脳構造を非会性の神経基盤，脳可塑性，そして精神・神経疾患におけ

侵襲的に対応付ける有力な手法であり，脳という制限条件

る機能障害に重要な役割を果たしている大脳基底核の機を与えることにより，高次脳機能の心理モデルの構成と検能解剖に関する理解が飛躍的に進むことが期待される。

教育講演 2（3）深層ニューラルネットワークと脳の相同性とその応用
神谷之康（京都大学情報学研究科 / ATR 脳情報研究所）
深層ニューラルネットワークは，脳の基本素子である

明らかになった。われわれのグループでは，デコーディ

ニューロンやシナプスの機能にヒントを得て作られたングの観点から脳と深層ニューラルネットワークの相数理モデルであるが，汎用的な機械学習手法として神経同性に着目し，画像や心的イメージの脳情報表現の解明

科学を離れて研究されるようになり，コンピュータビジ

と応用技術の開発に取り組んでいる。本講演では，深層ョンや自然言語処理などの応用分野において活用されニューラルネットワークの構造が生物の脳やニューロている。ところが，最近になって再び，生物の脳との関ンのどのような機能にインスパイアされてデザインさ連が注目されるようになった。画像認識においては，畳れたものであるかを議論した後，大規模自然画像データ

み込みと非線形演算からなる階層的ネットワークを大を用いた学習の結果獲得される人工ニューロンの情報

規模画像データを用いて最適化することで，各階層に異表現の解析方法を解説する。これらの手法をベースにしなるレベルの複雑さを持った特徴が自動的に抽出されてヒト視覚野の活動パターンを深層ニューラルネット

る。これらの特徴が，サルやヒトの視覚野に見られる特ワークの信号パターンに変換する技術と，それを活用し徴表現と定量的に対応づけられることが，近年の研究でたイメージの可視化法を紹介する。

国際シンポジウム（4）Multi-modal parcellation of the human cerebral cortex
Matthew F. Glasser（Departments of Radiology and Neuroscience, Washington University in St. Louis）
For over a century making a map of the human cerebral

cortical areas, requires that they bedelineated in an accurate

cortex has been an objective of neuroscience. Understanding

and reproducible way. Historically, cortical areas have been

the specialized information processing units of cortex, thedefined based on microstructural architecture, functional473

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

properties, area-to-area connectivity, or within-area mesoscalemeasure architecture (cortical thickness and T1-weighted/ T2-

organization—topography. Many of these studies were carriedweighted myelinmaps), function (task-based functional MRI),

out using invasive techniques in post-mortem human tissues orconnectivity (resting state functional MRI connectivity), andin non-human primates. Here we capitalized on the high quality

topography

Human Connectome Project (HCP) MRI data that allows us toconnectivity) non-invasively in living human subjects.

(resting

state

functional

MRI

visuotopic（5）Computational neuroimaging and the cortical pathways for seeing words
Brian A. Wandell（Stanford’s Center for Cognitive and Neurobiological Imaging, Stanford University）
Reliable functional measurements can be made at the millimetermodels that predict these functional responses. I am hopeful thatscale in individual subjects, significantly enhancing the value of

combining quantitative measurements and computational models,these techniques for both scientific and clinical applications. One

supported by reproducible research tools, can provide a strong

goal of visual and cognitive neuroscience is to build computablefoundation for a human neuroscience that benefits society.

シンポジウム 1（6）脳の自浄作用と自傷作用の可視化
樋口真人（量子科学技術研究開発機構放射線医学総合研究所）

脳活動の主体を担う神経細胞は，分裂増殖を行わない沈着をきたすタウタンパクや α-シヌクレインに着目し，細胞であるために，長期に渡り構造的および機能的な健これらタンパクの沈着物を，生体脳でポジトロン断層撮

全性を保つために，脳内の他の細胞と連携しながら，老影（PET）により可視化するイメージング剤の開発に取廃物を除去し続ける必要性があると考えられる。

り組んできた。自浄作用に関わる硬膜内リンパ管や脈絡すなわち，数年あるいは数十年にわたり，神経細胞が叢内のマクロファージの重要性は，ヒトの PET イメージ

自己完結的に内部で老廃物を分解することは難しく，廃ングでも少しずつ示されつつある。さらに，神経細胞の棄物として細胞外に放出している可能性が高い。このよ

廃棄物は凝集性タンパクに限らないことから，自浄作用

うな廃棄物の処理機構がいかなるもので，処理機構の破の破綻や自傷作用の増強による神経細胞障害は，精神疾

綻が脳機能異常や疾患発症にどのように結びつくのか患を含む様々な病態の基盤となりうる。この観点に基づは，未解明な点が多い。我々は脳内の老廃物の代表格とき，自浄と自傷の両面を詳細に解析するイメージング技

して，アルツハイマー病をはじめとする変性型認知症で術の開発と応用が進行中である。

（7）拡散 MRI による脳コネクトーム解析
下地啓五 1，鎌形康司 2，和田昭彦 2，青木茂樹 2（1 東京都健康長寿医療センター病院放射線診断科，2 順天堂大学医学部放射線医学教室）

侵襲的アプローチと比較して MRI は空間分解能は低能だが，接続の方向性は判別できないことにも注意が必

く，dMRI では領域間接続の有無や接続の強さは定量可要である。dMRI に限らず，fMRI，MEG，EEG などすべ

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生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告ての非侵襲的手法には独自の前提，制限，限界が存在すすることは重要である。本講演では以上のような観点かるが，それぞれのモダリティの強みを組み合わせることら，dMRI を用いたコネクトーム解析で得られる定量値

で特定のモダリティに固有の不正確さを除外し，結果のに影響を与えうる種々の dMRI 取得パラメータ，白質線

信頼性を向上させることが期待できる。異なる手法を組

維追跡アルゴリズムなど，複数の既存の異なる解析手法

み合わせるマルチモダリティー研究を行おうとする研を紹介し，脳コネクトーム解明にむけた dMRI の可能性究者にとって dMRI から構築されるコネクトームの妥当と限界について議論する材料を提示する。

性，正確性および解釈に影響を与える既存の制限を認識（8）非ヒト霊長類脳分子コネクトーム解析の試み
横山ちひろ（理化学研究所 生命機能科学研究センター）
我々は，構造および機能 MRI 検査および PET 検査を

セロトニントランスポーターおよびドーパミン D2 受容実施すると同時に，社会行動評価として，視線感受性（マ体の特異的 PET トレーサーを用いて，MRI 構造画像とのカクサル），パーソナリティ評定（マーモセット）の取正確な位置合わせ，部分容積効果の補正を行い，皮質表得を開始した。MRI に関しては，構造および安静時能画

面の結合活性マッピングを行う。このようにして得られ像を取得し，HCP パイプラインに沿った画像処理により，たデータを用いた解析から，視線感受性の個体差やパー皮質構造の特徴，安静時機能連結性を抽出する。PET に

ソナリティ特性の発現に関連する脳分子コネクトーム

関しては，社会行動や意思決定を制御するとされているを特定する試みについて紹介する。

（9）7 テスラ MRI によるヒト脳画像研究岡田知久（京都大学大学院医学研究科）

7 テスラ(T)での MR イメージングは，臨床研究および号を描出する上で有利である。T2*の短縮は，鉄沈着やデ

神経科学画像研究の両方において活用されてきている。

オキシヘモグロビンによるコントラスト増強する。局所

理論的には，SNR は B0 が増加するにつれて直線的に増磁場の不均一計測は，B0 とエコー時間（TE）に比例して加し，3T から 7T に増加すると 2.33 倍高くなる。3T で増加する。同一のコントラストに対して，7T ではより短の解像度 1 mm が 7T では同一 SNR で，2D で 0.65mm，

い TE を使用でき，取得時間を短縮できる。しかし頭蓋3D で 0.75 mm まで高解像度化できる。ただし，静磁場

骨の基部など，静磁場が不均一な部位において，信号欠強度（B0）と送信磁場分布（B1+）の不均一性により画落領域が拡大するという問題が生じる。技術的な困難は質が劣化する問題がある。画像のコントラストは，組織あるが，7T MRI はヒト脳の構造や病理変化を可視化・解間の位相差または感受性を含む T1，T2 および T2*緩和析する研究で用いられ始めている。7T-MR では，従来よ

時間などの要因によって影響される。7T では T1 値は延りも高い空間分解能・コントラストが得られる。これら

長，T2 値・T2*値は短縮する。T1 値の延長は，細い動脈により，今後ヒト脳を対象とした研究が大いに進むものを対象とした MR アンギオグラフィや ASL での流入信と期待される。

475

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

シンポジウム 2（10）心が身体を動かす神経基盤
西村幸男（東京都医学総合研究所脳機能再建プロジェクト）
多くの人が意欲の高い時に競技スポーツなどの運動

蓋野からなる中脳辺縁系は，四肢の運動機能に直接の関パフォーマンスで良い結果を残すことができた経験が係はないと思われてきた。我々は，このような心と身体あるのではないだろうか。また，リハビリテーションのを繋ぐ神経基盤を解明することを目指し，意欲に関与し現場においても運動機能回復を促す上で患者の意欲をている中脳辺縁系の身体運動制御機構について研究し引き出すことが重要であることを示唆されてはいるが，ている。本講演では，fMRI によるヒトの意欲操作の研意欲や情動が運動機能，さらに運動麻痺の回復に寄与す

究とサルでの中脳辺縁系の神経活動操作によって明らる神経メカニズムや因果関係は未だ不明な点が多い。こかになってきた，心が身体を動かす神経基盤について議れまで意欲を制御するといわれている側坐核と腹側被論したい。

（11）大規模脳画像データベースから見る脳の発達と加齢
瀧靖之（東北大学スマート・エイジング学際重点研究センター
東北大学加齢医学研究所機能画像医学，東北大学東北メディカル・メガバンク機構）
我々はこれまで主に脳 MRI を中心とした，5 歳〜80 歳

ることが重要である可能性が示唆される。このように，までのおおよそ 3000 人の大規模な脳画像データベース

我々はこれまで，横断的，縦断的な脳画像データベースを作成し，脳形態，脳機能，認知力と，遺伝要因，生活を作成し，脳画像からみた健常な脳発達及び加齢，更に習慣要因などとの相関に関して種々の新知見を出してどのような生活習慣が脳発達，加齢に影響を与えるかをきた。脳形態，脳体積減少に影響を与える要因として，明らかにしてきた。しかしながら，遺伝要因と生活習慣

種々の動脈硬化に影響を与える要因が明らかになって要因の相互作用がどのように脳発達や加齢に影響するいる。動脈硬化性要因は，脳萎縮を加速させることが考かは未だ明らかになっていないことが多々あり，これら

えられるため，脳加齢を可能な限り抑えるには，動脈硬を明らかにすることが認知症等の脳疾病に対する一次化性要因である高血圧，糖尿病，高脂血症などを管理す

予防において大変重要であると考えられる。

（12）意思決定障害としての精神疾患の脳イメージング
高橋英彦（京都大学大学院医学研究科脳病態生理学講座）

知に相当する伝統的な神経心理学は精神医学におい観的な体験である情や意の問題は客観的な評価も難しても重要な領域ではあるが，神経内科や脳外科なども関く，脳科学のテーマに馴染まない面も多かった。しかし，与する。一方，情（情動，感情）や意（意志，意思決定，

fMRI を中心に非侵襲的脳イメージングの技術が一般的

意識）といった問題の障害はより狭義の精神障害で認めとなり，心理学，経済学の研究者も参画し，学際的な情・られることが多く，精神医学の中心的な問題と直結する。

意の脳画像研究が進展した。精神障害の伝統的な診断は

しかし，知に相当する伝統的な神経心理学と異なり，主生物学的（脳科学的）な指標に基づいておらず，本人の476

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

陳述や表層的な行動観察に依存する。その結果，診断はが想定される。演者らは意思決定の障害を中間表現型と症候群であり，生物学的にも均一ではない。昨今，発展して捉え，生物学的な研究と結びつけることを行ってきしてきた脳科学に基づいて，症候を理解し，精神疾患のた。演者が取り組んできた健常者や精神疾患を対象にし再定義をしようとする動きもある。精神障害に認められた自験例も含んで，これまでを振り返るとともに今後のる行動異常の背景には多かれ少なかれ，意思決定の異常展望についても触れる。

（13）社会的意思決定の脳計算と神経基盤
中原裕之（理化学研究所脳神経科学研究センター）
日常生活の大半を占める社会行動を理解することは，必要です。私たちは，社会知性の脳計算論，いわば「心とりもなおさず「ヒト」を理解することです。社会行動の脳計算論」を打ち立てるべく，脳の強化学習理論を土は，他者の心や行動を推断できる社会知性の脳機能に支台にして，ヒト fMRI 実験を用いた脳計算論との融合研

えられています。この社会性の脳機能を深く理解してい究を進めています。本講演では，他者の心のシミュレー

くためには，その脳メカニズムの情報処理，すなわち脳ション学習や他者報酬を意思決定に勘案する脳計算回計算にまで深く切り込んで研究をすすめていくことが路などの研究について触れさせていただきます。

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第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

22．クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の高分解能単粒子構造解析～これであなたも高分解能～
2018 年 11 月 14 日－11 月 15 日
代表・世話人：岩崎憲治（筑波大学）
所内対応者：村田和義（生理学研究所）（１）クライオ電子顕微鏡で高分解能構造を得るための基本的な事と試料調整法に関する Tips
菅野（２）フレキシブルな螺旋複合体の単粒子解析

亮（沖縄科学技術大学院大学）～エボラウイルスのコア構造～
杉田征彦（大阪大学）（３）動く膜タンパク質の単粒子解析～ATP 合成酵素の構造解析～
岸川淳一（京都産業大学）（４）Membrane protein sample preparation for single-particle cryo-EM and more
Christoph Gerle（大阪大学）（５）単粒子解析における Tips
包明久（東京大学）（６）DNA-蛋白質複合体の単粒子解析
真柳浩太（九州大学）（７）線維構造解析で高分解能！
成田哲博（名古屋大学）（８）「その場」でのビジュアルプロテオミクスの実践福田善之（東京大学）（９）Cryo-EM with and without phase plates
Radostin Danev（東京大学）【参加者名】
杉田征彦（大阪大学），岸川淳一（京都産業大学），菅Ilika（埼玉大学），小田広樹（JT 生命誌研究館），宮崎亮（沖縄科学技術大学院大学），Christoph Gerle（大直幸（大阪大学），永山國昭（Life is small(同)），鈴木

阪大学），真柳浩太（九州大学），成田哲博（名古屋大

邦道（慶應義塾大学），東浦彰史（広島大学），湯本史学），包明（高エネルギー加速器研究機構），安達成彦（高エネ野明久（東京大学），福田善之（東京大学），

Radostin Danev（東京大学），千田俊哉（高エネルギー加

ルギー加速器研究機構），光岡薫（大阪大学），ソン

速器研究機構），吉川雅英（東京大学），大嶋篤典（名チホン（生理学研究所），角田潤（生理学研究所），

古屋大学），重松秀樹（理化学研究所），岩崎憲治（筑香山容子（生理学研究所），吉田徹（京都産業大学），

波大学），光岡薫（大阪大学），宮澤淳夫（兵庫県立

津下英明（京都産業大学），増田千明（日本医科大学），大学），安永卓生（九州工業大学），Bruno Humbel（沖寿野良二（関西医科大学），藤田陽子（京都大学），胡縄科学技術大学），山田等仁（京都産業大学），丸山正

上帆（京都大学），矢倉富子（愛知医科大学），山形敦（北里大学），加藤公児（岡山大学），秋田総理（岡山

史（東京大学），山下敦子（岡山大学），守屋俊夫（高大学），Ray Burton Smith（基礎生物研究所），西口茂孝

エネルギー加速器研究機構），金子康子（埼玉大学），（オリンパス㈱），岡本健太（ウプサラ大学），今井市原慶和（藤田医科大学大学院），千原あかね（所属機洋（大阪大学大学院），新川隆朗（㈱バイオネット研究所），

関無し），加藤貴之（大阪大学），東古賀博則（石川県立大学），林 真子（埼玉大学），Ghosh研究所），前川あゆ美（沖縄プロテイントモグラフィー

478

陽介（分子科学生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）研究会報告朗（沖縄プロテイントモグラフィー㈱），近藤信也（テガサイエンス㈱），伊野家浩司（㈱日本ロ大和田隆之（共同印刷㈱），馬見新秀一（㈱日立ハイテーパー），河田孝雄（日経 BP 社），福村拓真（日本電子

クノロジーズ），三瀬大海（㈱日立ハイテクノロジーズ），㈱），平井良治（日本電子㈱），前田次郎（日本電子㈱），小瀬洋一（㈱日立ハイテクノロジーズ），佐藤岳志（㈱大崎義則（日本電子㈱），高木啓路（日本電子㈱），西日立ハイテクノロジーズ），江口純一（㈱バイオネット

村伸一郎（KM バイオロジクス㈱），田中康太郎（㈱と研究所），細川史生（㈱バイオネット研究所），大橋正め研究所），新井善博（テラベース㈱），田林隆夫（テ隆（㈱バイオネット研究所），大塚祐二（㈱東レリサー

ラベース㈱），高内幸一（㈱日本ローパー），高田律子

チセンター），石原あゆみ（ライカマイクロシステムズ（基礎生物研究所），遠藤正庸（日本電子㈱），平林㈱），伊藤喜子（ライカマイクロシステムズ㈱），田中（京都大学），小藤加奈（名古屋市立大学），古賀理恵

晋太朗（ライカマイクロシステムズ㈱），西山隆太郎（ラ（分子科学研究所），菊地晶裕（生理学研究所），上野

イカマイクロシステムズ㈱），葦原雅道（日本エフイー・

直人（基礎生物研究所），村田和義（生理学研究所），

アイ㈱），甲斐富田雅人（生理学研究所），山田㈱），亀井翼（日本エフイー・アイ㈱），鎌田健

愛元（生理学研究所），

司（エーザイ㈱），澄田裕美（田辺三菱製薬㈱），齋藤斎藤善平（生理学研究所），河口美江（生理学研究所），

智浩（㈱住化分析センター），梶野勇希（オリックス・

山田幸子（生理学研究所），加藤三津子（生理学研究所），

レンテック㈱），遠部貴広（オリックス・レンテック㈱），池田充（生理学研究所）【概要】
スターを含めた夕方からのセッションでは，より深い詳細

本会は，「クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の高分な議論と情報交換が行われました。

解能単粒子構造解析～これであなたも高分解能～」をテーマにして開催致しました。107 名を超える参加者を得て，二日目は，第二部として基調講演およびクライオ電子顕

9 演題の口演と 23 演題のポスター発表について活発な議

微鏡関連施設紹介させて頂きました。ツイッターで紹介さ論が行われました。研究現場から生まれる実践的な情報をれた 1.62 Å分解能のアポフェリチン構造を成し遂げた

共有し，活発な議論をすることを目的に特に第一部の口演

Radostin Danev 東大教授の御講演は圧巻でした。そして，

ではまさに現場で活躍中の研究者に発表頂ました。「単な国内にある様々な背景をもった電顕施設の紹介がなされ，る洗練された結果のみを御紹介頂く」のではなく，「そこその利用方法等について活発に議論がなされました。

にどのような問題があったのか，どのよう失敗をしてそれ一口にクライオ電子顕微鏡といっても，個々の研究者がをどうやって克服したか」など，“生”の現場のクライオ遭遇する問題は特色があり，それそれに応じた工夫が試み

電子顕微鏡解析について論文や学会ではあまり聞くことられており，なおかつ，「その方法を詳しく教えてくださができない，しかし重要な知見についての内容でした。ポい」と，閉会後も議論の続く有意義な会となりました。

（1）クライオ電子顕微鏡で高分解能構造を得るための基本的な事と試料調整法に関する Tips
菅野亮，Malgorzata Hall，Bruno Humbel（沖縄科学技術大学院大学）

近年，クライオ電子顕微鏡法は大きく進歩しており，高今回，比較的短期間で高分解能の三次元再構成が可能であ

分解能のタンパク質構造が続々と報告されている。特に直った例と，クライオでの解析が困難であった例をそれぞれ

接電子検出器の発展は，単粒子解析法で到達できる分解能

紹介し，どのような要因がクオリティに影響するのかを論を大きく引き下げた。一方で，試料を氷包埋し，クライオ

じる。高分解能の構造解析としては，良く知られた分子シ

電子顕微鏡で観察可能な状態にする，いわゆる凍結グリッャペロンである GroEL の解析結果を示し，単粒子解析法

ド作製の部分は，未だに観察対象のタンパク質の性質によを用いて高分解能の立体構造を得るためのプロトコルをって左右される面が大きく，安定しているとは言えない。

説明する。また，解析が難しかったものとして，膵島ベー479

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

タ細胞に発現する ATP 感受性カリウムイオンチャネルのうる問題や，困難な試料を構造解析する際に有効かもしれ解析の例などをもとに，試料作製の段階でしばしば起こりない方法について紹介する。

（2）フレキシブルな螺旋複合体の単粒子解析 ～エボラウイルスのコア構造～
杉田征彦（大阪大学蛋白質研究所）
エボラウイルスはネガティヴ一本鎖のゲノム RNA を有の高分解能構造を明らかにすることを目的とした。

する。ゲノム RNA はウイルス核タンパク質 (NP) 多量体と生体分子の高分解能構造解析手法には，主に X 線結晶構結合して，螺旋複合体を形成する。この NP−RNA 複合体は

造解析，NMR，クライオ電子顕微鏡法がある。エボラウイ

ゲノム RNA の転写・複製の足場として働くほか，エボラウ

ルスの NP−RNA 複合体は巨大な分子複合体であり，非常にイルスのコア構造としてウイルス粒子形成においても中心

柔軟な構造をもつため，結晶構造解析や NMR による解析的な役割を担う。したがって，ウイルス増殖および粒子形が困難である。そこで，本研究ではクライオ電子顕微鏡お成機構の解明には，NP−RNA 複合体の形成機構を詳細に明

よび単粒子画像解析法を用いて，近原子分解能で組換えエらかにすることが重要である。しかし，NP 単量体の X 線

ボラウイルス NP−RNA 複合体構造およびその形成機構を結晶構造が報告されているのみで，NP−RNA 複合体の詳細明らかにした。本講演では，クライオ電子顕微鏡法のためな構造は不明だった。そこで本研究では，NP−RNA 複合体の NP−RNA 複合体の試料調整法に重点をおいて発表する。

（3）動く膜タンパク質の単粒子解析 ～ATP 合成酵素の構造解析～
岸川淳一（京都産業大学総合生命科学部生命システム学科）

我々が研究対象とする液胞型 ATP 合成酵素
（VoV1）
は，

ら LMNG に置き換えることで，より鮮明な電子顕微鏡像

親水性の V1 ドメインと膜内在性の Vo ドメインからなるを得ることが出来た。得られた画像から抽出した単粒子を（Fig.1）。V1 での ATP 合成/分解と Vo でのプロトンの輸使い，分類・解析を行うことで，3 つの回転状態が異なる

送は，中心回転軸の回転によって共役しているため，回転構造を得た。得られた構造から，サブユニット同士の相互分子モーターとも呼ばれる。これまで，生化学的手法や 1

作用を明らかにし，回転中のサブユニットの動きを再現す

分子観察のような生物学的手法を用いて，VoV1 の機能解ることが出来た。

析を行ってきた。しかし，VoV1 の機構を詳細に理解する

今回は，動く膜タンパク質 VoV1 の単粒子解析を通してためには，酵素全体の高分解能構造が必要であると考え，得た知見，特にグリッド作製について，を結果とともにごクライオ EM を用いた単粒子解析に着手した。

紹介したい。

精製した好熱菌由来の VoV1 の界面活性剤を DDM か（4）Membrane protein sample preparation for single-particle cryo-EM and more
Christoph Gerle（Institute for Protein Research, Osaka University）
Advances in electron detectors and image processing haveas a result transformed it into a powerful approach in structuralcaused a 'Resolution Revolution' in single particle cryo-EM andbiology. The non-necessity of growing crystals make single

480

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

particle cryo-EM especially attractive for structure determinationdifferent reasons, for specimen preparation in single particle

of integral membrane proteins who's amphiphilic nature poses acryo-EM. In my talk I would like to give a general introduction

severe challenge to the formation of well diffracting crystals. The

and some practical advise to grid preparation for single particle

presence of detergent, routinely used in the purification andcryo-EM with a focus on the different strategies used in avoiding

handling of membrane proteins is not only detrimental to thethe "detergent problem" for single paticle cryo-EM of membrane

formation of crystal contacts but also, though for completely

proteins.

（5）単粒子解析における Tips
包明久（東京大学）

東京大学吉川研究室では 2017 年 9 月より BINDS「構れたターゲットが増えてきている。本シンポジウムでは，

造解析ユニット」に参加し，数多くの構造解析支援をお多くの支援を通して得られたデータ収集および解析のこなっている。今年 4 月に Thermo Fisher Scientific 社の知見について紹介する。また，本会の趣旨からはやや外クライオ電子顕微鏡 Talos Arctica と Titan Krios を導入しれるが，IgM の構造についてネガティブ染色によって得たことでより効率的なスクリーニングとデータ収集がられた新たな知見についても紹介したい。

可能となり，最近では徐々に近原子分解能で構造が解か（6）DNA-蛋白質複合体の単粒子解析
真柳浩太（九州大学生体防御医学研究所）

我々はこれまで主に DNA の複製・修復・組換えや，のリモデリングを行う。近年，この反応を担う FACT の転写に関わる超分子複合体の構造を単粒子解析を用い

Mid ドメインとヒストンの結晶構造が２報発表されたがて解析してきた。これらの超分子複合体は，反応の各段

結果は一致せず，ヌクレオソーム全体との複合体の解析

階で構成因子の会合及び解離を適宜行うことで，適切にが待たれる状況であった。我々は収差補正機構を備えた複合体を再編成させて，一連の反応を綿密に制御してい最先端のクライオ電子顕微鏡，電子直接検出カメラ，位る。従ってその機構を理解するためには,個々の構成因子相板等を用いて Mid ドメインとヌクレオソームの構造解の結晶構造だけでは不十分であり，複合体全体の構造解析を行った。対象となる粒子は１６万〜２０万程度とや析が必須であるが，DNA を含み且つこのように常に構造や小さいため，特に位相板の使用が効果的であった。立変化を伴う複合体の結晶化は容易ではない。「単粒子解体構造解析の結果，FACT とヌクレオソームの反応の生析法」は，試料の結晶化の必要がなく，このような超分成物であるヘキサソームの構造が得られた。更に，Mid子複合体の立体構造解析に最適である。特に近年「電子の C 末端から伸びる天然変性領域である AID セグメン

直接検出カメラ」の開発により分解能が飛躍的に向上し，

トが DNA と置き換わる形でヌクレオソームに侵入する

結晶構造解析と互角となっている。

様子を捉えることに成功し，ヌクレオソームの不安定化

FACT はヌクレオソーム中のヒストン H2A/H2B を引の機構の一端を明らかにすることができた。

き抜くことでヌクレオソーム構造を破壊し，クロマチン

481

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（7）線維構造解析で高分解能！
成田哲博（名古屋大学理学研究科構造生物学研究センター）
合わせの絞り込み，絞り込んだパラメータから正しい物を

アクチン，微小管，中間径線維など細胞内には多くの選択し，初期構造を決定するプロセスが必要である。

線維構造があり，多くの役割を果たしている。このような線維構造は結晶化がほぼ不可能なため，古くからクラ

私達は最近 3.8 Å分解能のコフィリン結合アクチン線

イオ電子顕微鏡法のメインターゲットの 1 つである。線

維構造を発表し 1，
またバクテリアアクチンホモログ ParM

維結合蛋白質との結合状態の線維構造を含めると，数多の複数の構造を 3.5-4.2 Å分解能で決定，論文執筆中や原くの重要な構造解析のターゲットが存在する。

子座標モデル構築中である。まず，層線かららせんパラメ

線維構造は多くの場合，らせん対称性を持っている。

ータの組み合わせを絞り込み 2，それぞれの組み合わせか

Relion が ver2 になって，らせん対称性を持つ線維構造を

ら EOS3 による helical reconstruction を用いて初期構造をサポートするようになった。しかし，relion で線維構造を決定，その中から正しそうなものを選び，relion に渡す。

解析するためには，ある程度正確ならせんパラメータや初また，非常にらせんパラメータの決定が難しいものについ期構造が必要であることが多い。このパラメータを決定すてはクライオトモグラフィーも併用した。これらの構造解るためには，層線をベースにしたらせんパラメータの組み

析を例に，実際に私達が行った手法を説明したい。

（8）「その場」でのビジュアルプロテオミクスの実践福田善之（東京大学大学院医学系研究科）
クライオ電子顕微鏡を用いた生物試料の三次元構造

タンパク質複合体を直接可視化できることが示された。

解析法は 2 つある。１つは単粒子解析法，もう１つはク

それにより，「その場」でのビジュアルプロテオミクス

ライオ電子線トモグラフィーである。単粒子解析法は，という，細胞内のタンパク質複合体を直接検出し，サブ

精製したタンパク質の構造を近原子分解能で解析する

トモグラム平均化および構造の分類によって，その機能のを目的として行う。この単粒子解析法では，Relion を状態を解明するという方法が可能になった。この「そのはじめとした解析ソフトにより，画像解析における一連場」でのビジュアルプロテオミクスは，比較的新しい方のワークフローが確立されている。一方，クライオ電子法であり，世界的に見てもあまり行われてはいない。本

線トモグラフィーは，培養細胞や細胞小器官などの比較

発表では，「その場」でのビジュアルプロテオミクスの的大きい試料を対象として，その形態を解析するのに用実例として，発表者のワークフローについて紹介する。

いられる。近年，ボルタ位相板の使用により，細胞内の（9）Cryo-EM with and without phase plates
Radostin Danev（The University of Tokyo）
Maryam Khoshouei，Wolfgang Baumeister（Max Planck Institute of Biochemistry）
The Volta phase plate (VPP) is a remarkably simple device

continuously heated at ~250oC to prevent beam-induced

comprising a thin (~10 nm) amorphous carbon film positioned

contamination and enable the Volta potential effect. The strongat the back focal plane of the objective lens. The film iscentral diffraction beam of unscattered electrons interacts with482

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

the film and modifies its surface properties leading to thecomplex (~150 kDa) and hemoglobin (64 kDa). The VPP and

creation of a Volta potential difference (the outer potential justphase plates in general have the capability to extend theabove the film surface) between the central spot and theapplicability of cryo-EM towards smaller particles and it is notsurrounding areas. This in turn leads to a three-dimensional

unreasonable to expect that in the near future even structureselectrostatic potential distribution above and below the film

under 50 kDa could be solved to near-atomic resolutions.

which when integrated along the beam path results in a phase

Despite its advantages, the VPP has some limitations. It is

shift difference between the central beam and the scattereddifficult to use and offers less flexibility in setting up the data

beams. The effect of the central diffraction beam on the film isacquisition. It also increases the chances of unsuccessful

cumulative, producing a phase shift which increases with theexperiments because of its sensitivity to optical alignments andelectron dose. The increase is not linear and slows down as theelectrostatic charging of the sample. Furthermore, the 10 nm

phase shift approaches ~π/2, which coincidently is the ideal

carbon film of the phase plate scatters some of the incident

phase shift for a phase plate.

electrons resulting in ~15% information loss. To overcome thoseSingle particle applications of the VPP have already shown

issues, a promising alternative is currently in development in thevery encouraging results. The improved contrast wasgroup of Prof. Holger Mueller at UC Berkeley – a laser-based

instrumental in the near-atomic cryo-EM structure determination

phase plate. The laser phase plate is still in a very early prototype

of peroxiredoxin-3 (~250 kDa), the nucleosome (~200 kDa), a

stage but has already demonstrated phase shift. If successfully

calcitonin class-B GPCR (~150 kDa), a human GLP-1 receptor–

developed, it will represent the next generation of phase plates

Gs complex (~150 kDa), a human adenosine A1 receptor–Gi

for transmission electron microscopy.

483

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

23．脳磁図を用いたヒト脳神経活動の計測
2019 年 2 月 10 日－2 月 11 日
代表・世話人：岡本秀彦（国際医療福祉大学医学部）
所内対応者：木田哲夫（統合生理研究部門）（１）Neuropathic pain
寳珠山稔（名古屋大学大学院医学系研究科/脳とこころの研究センター）（２）High Frequency Oscillations: The New Magnetoencephalography Frontier?
Jing Xiang（MEG Center, Cincinnati Children’s Hospital Medical Center）（３）Intra-epidermal electrical stimulation
乾幸二（愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所・機能発達学部）（４）Objective correlate of subjective pain perception
Yunhai Qiu（Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences）（５）Human neuroimaging studies of itch and scratch
Hideki Mochizuki（Department of Dermatology and Cutaneous Surgery & Miami Itch Center,
Miller School of Medicine, University of Miami）（６）Pain perception in humans
柿木隆介（生理学研究所・システム脳科学研究領域・統合生理研究部門）（７）Action, perception, and prediction in music
Takako Fujioka（Center for Computer Research in Music and Acoustics, Stanford University）（８）Effects of auditory impairments and auditory rehabilitation on the auditory evoked fields
岡本秀彦（国際医療福祉大学医学部医学科生理学）（９）Neuroimaging Markers of Cognitive Reserve and Brain Aging
Lihong Wang（University of Connecticut School of Medicine）（10）Mechanism of face perception in humans
三木研作（日本赤十字豊田看護大学）（11）Sex difference of brain regional variance of functional network connectivity
金桶吉起（和歌山県立医科大学生理学第一講座）【参加者名】
赤塚康介（久留米工業高等専門学校），乾 幸二（愛知県（生理学研究所），中川 慧（広島大学），中田大貴（奈

心身障害者コロニー発達障害研究所），浦川智和（東京理良女子大学），仲渡江美（愛媛県立医療技術大学），中村

科大学），大草知裕（名古屋短期大学），大鶴直史（新潟

みほ（岡崎市こども発達医療センター），西原真理（愛知医療福祉大学），岡本秀彦（国際医療福祉大学医学部），

医科大学医学部），野口泰基（神戸大学），橋本章子（帝尾島司郎（横浜国立大学），金桶吉起（和歌山県立医科大京大学），平井真洋（自治医科大学），廣江総雄（㈱国際学），木田哲夫（生理学研究所），熊谷直也（東海光学㈱），電気通信基礎技術研究所），廣岡裕子（生理学研究所），

軍司敦子（横浜国立大学），小崎瑞貴（東海光学㈱），小賓珠山稔（名古屋大学），本多結城子（広島大学），前田

林 恵（愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所），下多章（甲南大学），松吉大輔（早稲田大学），三木研作（豊条素子（雪の聖母会聖マリアヘルスケアセンター），鈴木

田赤十字看護大学），元村英史（三重大学），守田知代（大雅也（東海光学㈱），竹島康行（生理学研究所），田中絵

阪大学），森 将浩（生理学研究所），山代幸哉（新潟医実（名古屋大学），鶴原亜紀（航空医学実験隊），永田 永

療福祉大学），和坂俊昭（名古屋工業大学），Takako Fujioka484生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（Dept. of Mus., Stanford Univ.），Hideki Mochizuki（Miller Sch.

108），Tran Diep Tuan（Univ. of Med & Phar. at Ho Chi Minhof Med, Univ of Miami），Lihong Wang（Univ. of Connecticut,City），田村洋平（古沢クリニック），Feng Xzaona（生理Sch. Of Med.），Jing Xiang（Cincinnati Children's Hosp. Med.

学研究所），元村美幸，北村吉宏（国立病院），照屋美香，

Ctr.），Xioahong Wang（The First Aff. Hosp.of China Med Univ），

中村和子，佐久間研司（さくまクリニック），関谷健一（安Yunhai Qiu（Shenzhen Inst. of Adv. Tech., Chinese Acad. Of Sci），

城厚生病院），Thiny Le，二橋尚志（小牧市民病院）

Binh Nguyen（Hanoi Med.Univ），Lam Khanh（Cent Mil Hosp
【概要】
近年の技術の発展に伴い，生きたヒトの脳活動を非侵襲

一方，脳磁場の計測条件や解析方法が多様で複雑になるこ的に計測することが可能となってきた。脳磁図はヒトの脳とで，研究者が適切にデータ処理をする難易度が高まって活動を，高い時間分解能と優れた空間分解能で計測するこいる。生理学研究所は本邦において極めて初期に脳磁計がとが可能なニューロイメージング技術である。被験者の安導入された学術機関であり，これまでにも数多くの研究成

全性の観点から見ても，脳磁図は脳から生じた磁場を受動果を報告している。また共同利用研究機関として，多くの的に計測するだけなので，完全に非侵襲的で安全である。

大学や研究所・病院と連携して研究を推進する本邦におけ得られた脳磁場の解析技術に関しての進歩はさらに目る脳磁場研究の中心的な存在であり，研究会を通して最新

覚ましいものがあり，functional connectivity や frequency-の知見を共有することは非常に重要である。

coupling など新しい解析方法が次々に開発され様々な研本研究会において，国内外からの参加者が脳磁図を用い究に導入されている。脳磁場の利用は従来心理学実験や医た様々な研究や解析方法を発表・質疑応答し，人的交流を学の基礎研究が主であったが，近年では実際の臨床医学現深めることできた。本研究会の開催が脳磁図の理解とその場への応用やニューロマーケティングなど，これまでには利用を促す良い機会になり，本邦における今後の脳磁図研見られなかった分野にまでその利用が広がっている。

究の活性化に貢献できると期待している。

このように脳磁図を用いた研究が大きく発展していく（1）Neuropathic pain
寳珠山稔（名古屋大学大学院医学系研究科/脳とこころの研究センター）

疼痛を大脳神経活動から観察しようとする試みは疼

病態に身体を適応させる方向に働く adaptive plasticity と，

痛刺激による促通的脳反応の研究に始まり，脳機能測定

更に病態や機能障害を生じる mal-adaptation とが考えら

技術の進歩は，自覚的・持続的な慢性疼痛へアプローチ

れるが，plasticity の方向が明らかとなっている状況はむする段階に近づいている。近年では，疼痛は末梢から脳しろ稀であり，治療や介入が困難となる場合がありうる。

に至る神経系全体の機能構築の始点から研究がなされ本演題では，全脳の神経活動観察に有利な脳磁場てきている。四肢末梢の疾患や外傷による組織の損傷や（magnetoencephalography, MEG）および汎用性のある脳病態により疼痛関連脳活動が惹起されるが，疼痛の持続波（electroencephalography, EEG）の計測から観察されるや体内外の環境により疼痛情報処理を担う中枢神経側疼痛関連の脳活動について，痛みによる誘発脳反応，安でも機能変化が生じる。特に可塑性（plasticity）に富む大

静時脳活動計測，脳活動から見た自覚的疼痛の検出と評脳皮質において機能再構築が旺盛に生じ，大脳皮質局所価 等の結果から疼痛と大脳皮質での神経活動の関連にの機能変化および神経ネットワークを介した脳全体のついて報告する。

機能変化が生じる。中枢神経の可塑的変化には，障害や485

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（2）High Frequency Oscillations: The New Magnetoencephalography Frontier?
Jing Xiang（Director of MEG Research, MEG Center, Cincinnati Children’s Hospital Medical Center）
inother disorders. For example, it has been shown that MEG HFOs

localizing high-frequency brain signals (HFBS) opens a new

can guide normalization of cortical excitability in migraine andwindow for the study of the brain. HFBS is commonly referred

reduce the incidence of migraine attacks. Although MEG

as high frequency oscillations (HFOs), which include highdetection of HFBS enables clinicians goes far beyond by merely

gamma, ripples, fast ripples and very high frequency oscillations

using spikes for clinical applications, wide adoption of MEG is(VHFOs). High gamma signals provide the unique capability

hindered by hardware limitation (e.g. cryogenically cooled, highto precisely localize functional brain areas. For many patients

costs). Recent studies have taken a giant step forward by building

who have drug-resistant epilepsy, surgical resection of the region

atomic magnetometers (AM). AM operates at a room

where seizure arise is often the only alternative therapy.

temperature and is “wearable”. Recent study has shown that AM

However, the identification of this epileptogenic zone (EZ) is

detect high-gamma at single trial, which is better than that of theoften imprecise. Pre-surgical localization of HFOs may result in

conventional SQUID based MEG sensors. Building on recent

these patients with intractable epilepsy being seizure free. In

results, the presentation will discuss the future of MEG.

Recentmagnetoencephalography(MEG)

success

addition, high-gamma/HFOs also play important roles in many（3）ntra-epidermal electrical stimulation
乾幸二（愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所・機能発達学部・部長）

2000 年に柿木研に赴任して，痛覚をテーマに選びまし電極を製造・販売しており，それなりに利用されるようた。電気刺激で選択的痛覚刺激ができないかと考えてこになっています。今回の研究会では，表皮内電気刺激法の研究を開始しました。C 線維選択的刺激がなんとかでの開発についてお話しします。この方法を使った研究成

きるところまでくるのに 10 年ほどかかり，非常に長く果についても少し紹介したいと思います。

楽しい道のりでしたが，現在では日本光電が刺激装置と486

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（4）Objective correlate of subjective pain perception
Yunhai Qiu（Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences）
The lateral pain system is mainly associated with the sensory-

related to the affective and cognitive dimensions of pain

discriminative aspects (objective) of pain processing, whereas

perception such as left anterior insular cortex and bilateral

the medial pain system is thought to underlie the affective

anterior and middle cingulate cortex. Besides, anterior insula

component of the pain and modulate responses (subjective).

exhibited increased functional connectivity with prefrontal

Here we aimed to investigate the objective correlate of subjective

cortex during tonic muscle pain, which might represent increased

pain perception by using electroencephalographic (EEG) andactivities of attention and descending pain modulation (Qiu et al.,functional magnetic resonance imaging responses (fMRI) to

unpublished data).
In further EEG study, the modulation effect of placebo

tonic muscle pain in healthy subjects.
We observed the enhancement changes of EEG gamma-band

treatment was captured when the pain perception evaluating

oscillatory activity to tonic muscle pain in frontal-central region

period was included. The strong correlation between the placebo

in compare to innocuous conditions. Meanwhile, the positiveeffect on reported pain perception and alpha amplitude suggest

relationship between the amplitude of gamma oscillations andthat alpha oscillations in frontal-central regions serve as apain intensity was also observed in frontal-central region (Qiu etcortical oscillatory basis of the placebo effect on tonic muscle

al., 2016a). Therefore, we provide novel evidence for the

pain. These results provide important evidence for theencoding of frontal-central gamma oscillations in tonic pain

investigation of objective indicators of the placebo effect (Qiu etprocessing. In the fMRI study, comparing with innocuousal., 2016b).

control condition, the tonic muscle pain activated brain regions（5）Human neuroimaging studies of itch and scratch
Hideki Mochizuki（Department of Dermatology and Cutaneous Surgery & Miami Itch Center,
Miller School of Medicine, University of Miami）
Itch is an unpleasant sensation that triggers scratchingand parietal cortex. In particular, functional network composed

response. Scratching the skin can cause the skin damage, whichof the anterior insula, basal ganglia and anterior cingulate cortex

in turn aggravates itch. This phenomenon is called the vicious

plays an important role in generating the desire to scratching.

cycle of itch and scratch, and a significant problem in itch

Meanwhile new methods to provoke the itch sensation was also

treatment. Therefore, there is a great need to better understanddeveloped. The development of electrical itch stimuli enabled tothe cerebral mechanisms of itch and scratch for developing

visualize temporal profile of neural activity related to itch in theeffective therapies to break or prevent the vicious cycle. The

order of milliseconds using magnetoencephalography (MEG).

research article related to the cerebral mechanism of itch was

Our study using MEG found that itch selectively activates thefirst published in 1994. Since then several researchers havepathway from the thalamus to the medial parietal cortex,

investigated this mechanism in healthy subjects and chronic itchsuggesting that itch constitutes unique network in the brain.

patients using various neuroimaging techniques. These studies

Scratching an itchy skin provokes the pleasurable sensation. This

have demonstrated that multiple brain regions are involved in the

rewarding component is a bothersome problem for chronic itch

process of itch perception, which includes the thalamus,

patients, since it can reinforce scratching behavior. Our study

somatosensory cortex, insula, cingulate cortex, basal ganglia,

using functional MRI found that enhanced activity in the motor487

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

cortex and reward system in the brain is associated with pleasure-knowledge about the cerebral mechanism behind the vicious

induced reinforcement of scratching. In the past decades, ourcycle of itch and scratch has been significantly advanced.

（6）Pain perception in humans
柿木隆介（生理学研究所・システム脳科学研究領域・統合生理研究部門）

It is known that pain perception is affected by emotional

stimulated and moving hand. Inhibition in SII-insula was mainly

changes and motion (movement). To evaluate the effects of motion

due to particular brain activities related to motor execution and/or

on cortical activities evoked by noxious stimulation, we recorded

movement execution associated with a specific attention effect. In

pain SEF. The results suggest that activities in SI and SII-insula are

addition, since subjective pain rates showed a similar relationshipmodulated differently by movements. Inhibition in SI was mainlywith the amplitude changes of SII-insula, SII-insula is considered

due to an interaction in SI between the signals ascending from theto play an important role in pain perception.

（7）Action, perception, and prediction in music
Takako Fujioka（Center for Computer Research in Music and Acoustics, Stanford University）
My talk will feature recent MEG and EEG studies for

Action outcome prediction and error processing in music also

examining music processing, and, together with other findings,

comprise an essential part of the music, especially coordinating

discuss how distributed neural systems work together induring ensemble performance. With our EEG hyperscanning

managing top-down and bottom-up timing prediction, ensemble(e.g., 2-person simultaneous recording) studies, we showed

coordination, and learning-induced neuroplasticity related toaction monitoring and attention related to player's rolemusic.

asymmetry (similar vs. different musical roles) and agency (e.g.,human vs. computer).

I will start with bottom-up and top-down timing processing,long

These processes all contribute to music-making activities which

known that passive listening of metronome-like isochronous

motivate individual’s participation. As such, neuroplastic changes

stimuli involves auditory cortices for simple prediction of thewith music training further coincided with those in the reward-

stimulus interval and detection of changes. Recently, however,related systems in naive subjects after one-month short-term piano

more studies are aimed at capturing natural neural dynamics thattraining. In fact, the experience of playing a novel musicalencode or predict time without such 'perturbation' approach.

instrument as short as 30 minutes changes the auditory evokedwhere perception and prediction meet. It has been

We show that in addition to auditory cortices, various motor-

response as well asthe beta-band desynchronization during

related brain areas contribute to neural oscillatory power

listening to its sound. Similar changes likely underlie themodulations in listening to isochronous stimulus, and that beta-enhancement of resting-state functional connectivity to motor

band frequency of this modulation may explain benefits ofcortex after stroke survivors were engaged for music-supported

auditory-sensorimotor training in clinical populations withtherapy in our recent randomized control trial. These corticalmovement impairments. Moreover, modulation patterns canchanges were accompanied with improved mood, social

encode stimulus intervals, metric hierarchies in perception andcommunication well-being, and musical rhythm perception.

imagery, as well as anticipation of upcoming tempo change (e.g.,

Uncovering the links between actions, perception, and prediction

accelerando and ritardando).

in music will contribute to our understanding of human musicality.

488

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告（8）Effects of auditory impairments and auditory rehabilitation on the auditory evoked fields
岡本秀彦（国際医療福祉大学医学部）

近年のニューロイメージング技術の発達により，非侵あるかを研究してきた。また，脳の不適切な可塑性変化

襲的にヒト脳活動を計測することが可能となってきた。

を適切な方向へとリハビリテーションで誘導すること

特に脳磁図は高い時間分解能と空間分解能を有しておにより，聴覚障害を改善するよう試みている。
脳の不適切な可塑性変化により引き起こされる疾患

り計測時に音を発生しないことから，聴覚野のヒト脳神は，直接的に生命を脅かすことはないが，生活の質を大経活動計測に広く用いられてきた。
ヒトの脳は動物の脳と同様，幼少期だけではなく成熟

きく毀損し，場合によっては自殺を引き起こすこともあしてからも周囲の環境や行動により可塑的に変化してる。不適切な脳の可塑性変化によってもたらされた主観いくことが示されている。本来脳の可塑的変化は，環境的な症状を，ニューロイメージングで客観的に可視化すにうまく適合できるよう適切な方向に進むことが多い。

ることでその発症メカニズムを解明していきたいと考しかし場合によっては，不適切な方向に進むことで不快える。また脳の不適切な可塑的変化を個人ごとに画像化な症状等を引き起こすことがある。

し，その個人に最適化されたリハビリテーションを行う
ことで症状を和らげることは，これからますます重要に

発表者は聴覚野における脳の不適切な可塑性変化になってくると考えている。

注目し，聴覚障害と聴覚誘発脳活動にどのような関係が（9）Neuroimaging Markers of Cognitive Reserve and Brain Aging
Lihong Wang（University of Connecticut School of Medicine）
Neuroimaging studies suggest that older adults may

memory function. Our later study on one-month physicalcompensate for declines in brain function and cognition throughexercise training revealed that physical exercise improved

reorganization of neural resources. By combining fMRI andwalking speed, and increased working memory as well as

structural MRI, we developed a new method to semi-

cognitive reserve capacity through activating additional neuralquantitatively measure neural compensatory capacity.We foundnetworks. We believe the new measure onneural compensatorythat neural compensatory capacity was correlated with fastercapacity can be applied in broad lines of research related towalking speed, and the latter was also correlated with working

neuroplasticity in older adults.

（10）Mechanism of face perception in humans
三木研作（日本赤十字豊田看護大学）
Latencies with inverted faces relative to those with upright

We have been studying the underlying mechanisms of face(MEG),

faces were longer in the right hemisphere and shorter in the left

electroencephalography (EEG) and near-infrared spectroscopy

hemisphere. Since the activated regions under upright and(NIRS) mainly including (1) the face inversion effect, (2)those under inverted face stimuli did not show a significant

subliminal effects on face perception, and (3) development ofdifference, we consider that differences in processing uprightface perception in infants and children.

versus inverted faces are attributable to temporal processing

perceptioninhumansusing

magneto-489

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

研究会報告

differences rather than to processing of information bymonth-old infants could recognize the profile of face. In

different brain regions.

addition, we recently got interesting results about recognition

We recently made a special light probe of NIRS for studyingof face expression as well as mothers’ face recognition. The

infants, and found that 5-months-infants could recognize

NIRS study for infants should add important information for a

upright face compared with inverted face and vegetable and 8-

development of face processing in humans.

（11）Sex difference of brain regional variance of functional network connectivity
金桶吉起（和歌山県立医科大学生理学第一講座）

男女には性ホルモンや染色体など脳に影響する因子のて検討を行った。すなわちある指標が２グループ間で平均明らかな違いがあるにも関わらず，脳機能の性差には異論値が同等であっても，例えば男のグループ内での V が女が多い。これは一つには教育や社会環境などが脳機能の発のグループの V より著しく小さければ，その指標は男の達に影響を与えること，また性差以上に個人差が大きいこ特徴と言えるであろう。例えば女のグループではある指標とが理由として考えられる。これまでの研究はある特徴にが１から１０までの値が標準偏差３の正規分布で分布す

ついて男女での平均値の差を検討してきたが，多くの場合るのに対して，男は５+/-0.5 の正規分布であったとしたら，その差は統計学的に有意であってもごくわずかで個人差平均値は同じ５であるが，男ではその指標５付近であるこ（分散）の大きさに比べると無視しても構わない程度であとが特徴的と言える。右利き男女１００名ずつの安静時る。ところが神経精神疾患の多くはその頻度や症状などに

fMRI データを用いて，6 mm voxel ごとの３つのネットワ

著名な男女差がみられ，その原因は一部しか解明されていー ク 指 標 （ regional global connectivity, degree centrality,

ない。我々は先の研究で，性差は確かに脳機能ネットワー

eigenvector centrality）の個人差（coefficient of variance, CV）

クの構造に影響を与えることを示し，男女の平均ネットワを検討した。すると，３つの指標すべてで男のグループでーク構造には著名な違いがあることを明らかにした。しか有意に CV が小さい部位両側の島皮質など５箇所，女のグ

しやはり個人差は大きく，例えば男に特徴的なネットワー

ループで有意に小さい部位１箇所（右の海馬付近）を見出

ク構造というようなものは見いだすことはできなかった。

した。これらの部位の男女差の機能的意義について議論す

そこで今回我々は，個人差（variance, V）そのものについ

る。

490

≉ู䝥䝻䝆䜵䜽䝖

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）特別プロジェクト

特別プロジェクト
〔

目

次

〕

１．多種間比較に基づいた膜蛋白質生理機能の根本原理の解明 ············································· 494

493

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）特別プロジェクト

1．多種間比較に基づいた膜蛋白質生理機能の根本原理の解明
岡村康司（大阪大学大学院医学系研究科）
小野富三人（大阪医科大学）

本研究では各種イオンチャネル・受容体・電位依存性

ものとは電位依存性，亜鉛感受性に多少の違いを持つも酵素の機能を生物間で比較することでその動作原理ののの，活性酸素産生制御には同様に寄与していることを

共通項を明らかにすることを目的とした。

確認した（Ratanayotha et al, Am J Physiol, accepted）。

Na+チャネル（NaV）をクローニン

電位依存酵素 VSP については，哺乳類で近年精子でのグし，この電流を二本差し膜電位固定法，並びに cut open

受精への寄与が認められ始めている（Kawai et al. in

膜電位固定法により記録した。また，哺乳類の NaV は β

preparation）。そこで我々はゼブラフィッシュの VSP 欠

サブユニットを持つのに対し，ホヤは β サブユニットを損個体を作製し，その機能を検証した。その結果，ゼブ持たないことから，その β サブユニット感受性について，

ラフィッシュでは VSP は受精に寄与しておらず，むしろホヤと哺乳類の NaV 間で比較を行った。

消化管で機能している可能性が示唆された。

ホヤの電位依存性

電位依存性プロトンチャネル（Hv1/VSOP）については，

加えて，ゼブラフィッシュの ROMK に着目し，そのBa2+感受性に関する検証を行った。

哺乳類では好中球の活性酸素産生に寄与することが知られていた。我々はゼブラフィッシュの Hv1 が哺乳類の494

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

各種シンポジウム

2018（平成 30）年度生理研国際シンポジウム

The 49th NIPS international Symposium“Ion channels: looking back and seeing ahead”“Ion channels: looking back, seeing ahead”と題した第 49 回生理研国際シンポジウムを，2018（平成 30）年 12 月 6 日- 8 日に，岡崎コンファレンスセンターにて開催しました。オーガナイザーは井本敬二所長と森泰生教授（京都大学大学院工学研究科）で，久保義弘教授が事務局長を務めました。海外講演者 10 名と国内講演者 14 名による 24 題の講演と，57 題のポスター発表が行われました。参加者は，招待講演者を含め 164 名でした。
特別講演を 2 題設定しました。1 題は井本所長によるもので，シンポジウムの冒頭において，”Ion channel wonderland”と題して，イオンチャネルの分子同定以前から今日までの研究の流れが解説されました。その上で，よりダイナミクスへと向かう研究等の今後の展望が示されました。もう一題の特別講演は，Jose Lopez-Barneo 教授（スペイン）によるもので，“Acute oxygen sensing” と題し，連綿と取り組んできた酸素感知の生理学から最先端の分子機構までの講演が行われました。
その他，Geoffrey Abbott 先生（米国）による，生理的神経伝達物質である GABA が KCNQ チャネルに直接作用するという講演，老木成稔教授（福井大学）による contact bubble bilayer 手法の開発とそれを駆使した成果の講演，岩田想教授（京都大学）による，結晶化したバクテリオロドプシンの構造変化の X 線自由電子レーザー照射による“動画”
記録の講演，Alexander Sobolevsky 先生（米国）による，AMPA 型グルタミン酸受容体の多ステートの構造解析により得られた静止画像をつなげて動画を作成しその作動メカニズムに迫る講演等，多くの優れた講演が行われました。また，ポスターセッションも含め，活発な情報交換および質疑応答が行われました。

The 49th NIPS International Symposium“Ion channels: looking back and seeing ahead”
The 49th NIPS International Symposium “Ion channels: looking back and seeing ahead” was held at Okazaki
Conference Center from December 6th to 8th, 2018. Professor Keiji Imoto and Professor Yasuo Mori (Kyoto
University) organized the symposium, and Professor Yoshihiro Kubo served as Secretary-General. Ten oversea and
14 domestic speakers gave presentations, and there were also 57 poster presentations. The number of participants wereas many as 164.
Two special lectures were given. The first one was by Professor Imoto, entitled “Ion channel wonderland”. He
overviewed the history of ion channel research so far and then introduced the perspectives including approaches toward
the dynamic aspects. The second one was by Professor Jose Lopez-Barneo (Spain), entitled “Acute oxygen sensing”.
He overviewed his achievements from oxygen sensing physiology to the cutting edge research of the molecularmechanisms.
All other lectures highly attracted the attention of audience. Dr Geoffrey Abbott (USA) presented his recent findingthat GABA directly activates KCNQ channel. Professor Shigetoshi Oiki introduced contact bubble bilayer method, acutting-edge approach for ion channel research, and obtained findings. Professor So Iwata presented “a movie” ofstructural rearrangements of crystalized bacteriorhodopsin obtained by analyses using X-ray free electron laser. Dr
Alexander Sobolevsky (USA) presented dynamic images of AMPA receptor channel by combining the structure in
multiple states to approach the functioning mechanisms. Active discussion and fruitful exchange of research
information were done both in oral sessions and in poster sessions..

497

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

各種シンポジウム

Program
December 6, 2018
Session 1: Special Lecture (Chair : Yasuo Mori)

Session 4: Cutting-edge methodologies

Keiji Imoto (NIPS)(Chair : Dan Minor)

Ion channel wonderland

Hiroshi Hibino (Niigata Univ)
A microsensing system for the in vivo real-time monitoring

Session 2: Potassium channels & HCN channelsof local drug kinetics(Chair : Shigetoshi Oiki)

Shigetoshi Oiki (Fukui Univ)

Keiko Ishihara (Kurume Univ)

Renovating lipid bilayer systems for studying channel-

New insights into basic properties of the strong inward recti

membrane interplays

ﬁer K+ channel

So Iwata (Kyoto Univ)

Geoffrey Abbott (UC Irvine, USA)

Molecular movie of bacteriorhodopsin captured by a

Direct neurotransmitter activation of voltage-gated potassium

femtosecond x-ray laser

channels
Baron Chanda (Univ Wisconsin-Madison, USA)
Molecular mechanisms of voltage- and ligandgating in HCN
channels

Session 3: Membrane & membrane proteins(Chair : Emily Liman)
Yuji Hara (Kyoto Univ)
Cell surface flip-flop of phosphatidylserine is critical for
PIEZO1-mediated myotube formation
Yasushi Okamura (Osaka Univ)
Mechanisms and physiological roles of voltage-sensing
phosphatase498

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

各種シンポジウム

December 7, 2018

December 8, 2018

Session 5: TRP channels (Chair : Michael Zhu)

Session 10: Sodium channels(Chair : Baron Chanda)

Makoto Tominaga (NIPS)

Tomoya Kubota (Osaka Univ)

Structure and function of thermosensitive TRP channels

Voltage-gated Na+ channel -The structural function relationshipYasuo Mori (Kyoto Univ)

and the channelopathy -Changes in redox status activate TRP channels: underlying

Takushi Shimomura (NIPS)

mechanisms and its signiﬁcance

Molecular mechanisms of the depolarization-induced
potentiation of two-pore Na+ channel 3 (TPC3)

Session 6: Special lecture (Chair : Keiji Imoto)
José López-Barneo (Univ Seville, Spain)
Acute oxygen sensing: Mitochondria signaling to membrane

Session 11: New channels and taste perception

ion channels(Chair : Yasushi Okamura)
Emily Liman (UCLA, USA)
Otopetrins encode proton-selective ion channels in the taste

Session 7: Organella channels

system(Chair : José López-Barneo)

Akiyuki Taruno (Kyoto Pref Univ of Med)

Ayako Takeuchi (Fukui Univ)
Roles of mitochondrial Ca2+ channels/transporters in cellular

CALHMs: Fast-activating voltage-gated ATP channels for
rapid purinergic neurotransmissionfunctions
Jian Yang (Columbia Univ, USA)
Structural basis of function and regulation of theSession 12: Ion channels in synaptic

endolysosomal calcium channel TRPML3transmission (Chair : Jian Yang)
Alexander Sobolevsky (Columbia Univ, USA)
Structural mechanisms of gating in ionotropic glutamate

Session 8: Potassium channels

receptors(Chair : Geoffrey Abbott)

Lu-Yang Wang (Univ Toronto, Canada)

Yuji Furutani (Nagoya Inst Tech)

Presynaptic ion channels and plasticity

Infrared spectroscopy for analyzing ion-protein interactions

Michael Zhu (Univ Texus Houston, USA)of ion channels
Dan Minor (UCSF, USA)

Excitatory neurotransmission mediated by TRPC4 channels

Ion channel chemical biology: Driving a wedge into the heartof a temperature-sensitive ion channel
Guillaume Sandoz (Univ Cote d’Azur, France)
Heteromerization of K2P channels: from physiology tophysiopathology

Session 9: Poster session with flash talks499

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

トレーニングコース

第 29 回生理科学実験技術トレーニングコース
2018 年 7 月 30 日－8 月 3 日
担当：久保義弘（神経機能素子研究部門）【概要】
生理科学実験技術トレーニングコースは，今年で 29 回目を迎え，7 月 30 日（月）より 8 月 3 日（金）までの 5 日間，生理学研究所の明大寺•山手両キャンパスで開催された（担当：久保義弘）。生理学研究所は，分子・細胞レベルから個体行動レベルまでの各階層にわたる研究の専門性を有し，また大型共同利用機器を保有している。これらの利点を生かして，生理科学•神経科学に関する多様な実験技術を普及させ，それらを使った研究レベルを向上させることが，このコースの目的である。本年度は，下記 19 コースの募集を行ったところ 174 名の応募があった。118 名の方々が採択され，下記のコースを受講された。受講者の約 5 割が大学院生で，他は学部学生と，大学や企業の研究者であった。本トレーニングコースは，日本生理学会の共催として実施した。実習指導には生理研の職員を中心として，他大学からの講師も含めて，約 80 人の研究者があたった。
【講演】1.

「イオンチャネル・受容体の構造と機能の動的側面」
久保義弘（生理学研究所 神経機能素子研究部門 教授）

2.

「ネットワーク異常としてのパーキンソン病」
磯田昌岐（生理学研究所 認知行動発達機構研究部門 教授）【紹介】「生理学研究所の紹介」
鍋倉淳一（生理学研究所 生体恒常性発達研究部門 教授）「総合研究大学院大学の紹介と説明会の案内」
古瀬幹夫（生理学研究所 細胞構造研究部門 教授）【教育訓練】「動物実験教育訓練：－生理学研究と動物実験－」山根到（生理学研究所・動物実験コーディネーター）【実習内容】
1.

In vitro 発現系を用いたイオンチャネル・受容体の機能解析

2.

海馬神経初代培養法とシナプス超解像観察

3.

心臓の圧受容・適応シグナル評価法

4.

2 光子顕微鏡による細胞内分子活性化の FRET イメージング

5.

培養細胞と組織凍結切片の蛍光免疫染色法

6.

クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の単粒子構造解析

7.

ウイルスベクターの作製と導入遺伝子の発現観察

8.

ゲノム編集技術による遺伝子改変動物作製のための発生工学技術

9.

遺伝子改変マウスの基本的実験手技と学習・記憶行動解析入門

10.

パッチクランプ法を用いた温度感受性 TRP チャネル解析503

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

トレーニングコース

11.

スライスパッチクランプ法を用いた神経・シナプス活動・回路解析

12.

2 光子励起顕微鏡を用いた生体イメージング法

13.

脳特定部位内への薬物微量注入法と摂食行動解析入門

14.

覚醒下実験動物からの神経活動記録法入門

15.

霊長類を対象とした神経生理学的・神経解剖学的実験入門

16.

脳磁図によるヒト脳神経活動の可視化

17.

SPM を用いたヒト脳の fMRI データ解析入門

18.

生体アンプ回路工作と機械工作入門

19.

PIC マイコンの回路工作とプログラミング

各コースのさらに具体的な内容に関しては，以下を参照されたい。
http://www.nips.ac.jp/training/2018/courses2.html
トレーニングコース終了時には，例年参加者からアンケートをいただいている。
下記 URL にアンケートの集計結果を示す。
http://www.nips.ac.jp/training/2019/questionnaire/TC2018Q.pdf

504

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告セミナー報告1. Manipulation of behavioral performance by targeted activation of cortical ensembles in primary visualcortexLuis Carrillo-Reid（PI in Functional Circuits Reprograming lab）
(2018.4.4)
Cortical ensembles in primary visual cortex are groups ofassociated with the go signal positively modulated behavioral

neurons whose coordinated activity represents visual stimuli.

performance whereas the photoactivation of randomly selected

The functional connectivity of these ensembles generates anneurons during the go signal negatively modulated behavioral

internal representation of the surrounding world. In this way,

performance. Our findings demonstrate the possibility tolearned behavioral tasks associated with visual stimuli could bemanipulate functional neuronal ensembles with single cellbased on the recalling of neuronal ensembles from primary

resolution and observe behavioral correlates of corticalvisual cortex. However, whether it is possible to manipulate

microcircuit reconfiguration.

visually guided learned behaviors by the targeted activation of

参考文献

cortical ensembles in primary visual cortex remains unknown.

- Carrillo-Reid L, Yang W, Miller JK, Peterka DS, Yuste R.

In order to study the modulation of behavioral performance(2017) Imaging and manipulating Neuronal

induced by the selective activation of cortical ensembles withAnn Rev Biophys 46 (1).

ensembles.

single cell resolution we used simultaneous two-photon- Carrillo-Reid L, Yang W, Bando Y, Peterka DS, Yuste R.

optogenetics and imaging of neuronal populations in awake(2016) Imprinting and recalling cortical ensembles. Science

head fixed mice performing a go/no-go task. We identified and353(6300): 691-4.

targeted neurons with pattern completion capability belonging- Carrillo-Reid L, Miller JK, Hamm JP, Jackson J, Yuste R

to cortical ensembles in primary visual cortex. The selective(2015) Endogenous sequential cortical activity evoked byphotoactivation of neurons belonging to cortical ensembles

visual stimuli. J Neurosci 35:8813-28.

2. Sensing and clearing the damage: structural insights into the regulation of PINK1 and Parkin
Jean-François Trempe（Assistant Professor, Department of Pharmacology & Therapeutics, McGill University, Montreal, Canada）(2018.4.27)
Mutations in Parkin and PINK1 cause early-onset Parkinson’sfor Parkin4,5. We recently discovered that PINK1 itself requires

disease (PD). PINK1 is a kinase that acts as a sensor of

activation via auto-phosphorylation at a single serine, whichmitochondrial damage and initiates Parkin-mediated quality

enables ubiquitin recognition6.

control. Recruitment and activation of Parkin by PINK1 leads to

参考文献

the ubiquitination of outer mitochondrial membrane proteins and1. Trempe, J. F. & Fon, E. A. Front Neurol 4, 38 (2013)

subsequent autophagic clearance of the damaged organelle1. Our

2. Trempe, J. F. et al. Science 340, 1451-1455 (2013)

lab has been elucidating the molecular mechanisms of this

3. Koyano, F. et al. Nature 510, 162-166 (2014)

pathway using proteomics and structural biology tools. Parkin is

4. Sauvé, V. et al. EMBO J 34, 2492-2505 (2015)

basally a cytosolic ubiquitin ligase, which adopts an auto-

5. Tang, M. Y. et al. Nature Commun 8, 14697 (2017)

inhibited conformation2. PINK1 phosphorylates ubiquitin3, and

6. Rasool, S. et al. EMBO Rep 10.15252/embr.201744981 (2018)

the resulting phospho- ubiquitin acts as a receptor and activator507

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第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告3. 深層学習による病理画像のセグメンテーションとその改良
瀧雅人（国立研究開発法人理化学研究所 数理創造プログラム）(2018.5.8)

深層学習の進展により，さまざまなタスクの自動化がをさまざまに組み合わせることで，中規模のデータでも進んでいる。医療はデータが画像形式をとることが多く，高い性能が実現可能となる。具体例としては，乳がんのそのため中でも深層学習の応用が飛躍的に進みつつあ

病理部位の顕微鏡画像から，ピクセル単位でガンの部位る。本研究では，これまで病理医が行なっていた画像診を特定する話を主に紹介する。この研究は村田正樹氏

断を高精度で自動化する手法について紹介する。U-Net（東京大学医学系研究科）と小川典明氏（大阪大学医学部）と呼ばれるニューラルネットをベースに，深層学習技術との共同研究に基づく。

4. Unraveling the gating and pharmacology of GABAA and nicotinic acetylcholine receptors withpentameric concatemers
Marc Gielen（Permanent researcher, Channel Receptors Unit, CNRS- Institut Pasteur (Paris, France) ）(2018.5.21)
Eukaryotic pentameric ligand-gated ion channels (pLGICs),each subunit one by one, in order to examine the contribution ofsuch as the inhibitory GABAA receptors (GABAARs) and theeach individual subunit to the receptors’ gating andnicotinic acetylcholine receptors (nAChRs), are neurotransmitter-

pharmacology. I will illustrate the benefits of such strategy withgated ion channels mediating fast synaptic transmission in thetwo projects: 1) understanding the crosstalk between subunits

nervous system. Classical pLGICs are heteromers of varying

during the desensitization of α1ß2γ2 GABAARs; and 2)

stoichiometries, often incorporating several copies of theunraveling the pharmacological properties of α5-containing

neurotransmitter-binding subunits and additional accessory

nAChRs, which are key players in nicotine addiction.

subunits. Recombinant expression of the receptors’ subunits thus

参考文献

usually results in a mixture of heterogeneous receptor- Gielen M, Corringer PJ (2018) Journal of Physiology

doi:

10.1113/JP275100.

populations at the plasma membrane, complicating the analysis- Gielen M, Thomas P, Smart TG (2015) Nature Communicationsof their functional properties. To overcome this difficulty, I have

6:6829 doi: 10.1038/ncomms7829.

built a series of concatemeric pLGICs, whereby all subunits are- Gielen M, Lumb MJ, Smart TG (2012) Journal of Neurosciencelinked covalently together. This allows for the precise control of32(17):5707-15.

subunits’ stochiometry. It also enables to introduce mutations in

5. 精子間で均一に刷り込まれるエピゲノムの同定と機能の理解
及川真実 (Wellcome Trust /Cancer Research UK Gurdon Institute, University of Cambridge)(2018.5.29)
これまで，精子の役割は父親由来の DNA を受精後の胚胚に伝わると思われる現象が複数報告されている。しかし，に伝えることのみだと考えられてきた。近年では，精子のその実体はほとんどわかっておらず，特にヒストンへのメ

核にはエピゲノムと呼ばれる情報（DNA メチル化や，
DNA

チル化やノンコーディング RNA に関する知見はまだ少なをとりまくヒストンへのメチル化，ノンコーディング

い。本研究では，精子核に存在するヒストンへのメチル化

RNA など）も存在することがわかり，これらも受精後の情報が，受精後の胚に伝わる可能性はどれくらいあるの508

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告か？という問いを立てた。そして，もしこの情報が受精後は周辺には，胚発生の支持や制御に関わる遺伝子が有意にの胚に伝わり，発生において機能的役割を持つならば，(1)

コードされているのではないか？という仮説を立てた。本

ほぼ全ての精子において，ヒストンメチル化が均一に刷りセミナーでは，アフリカツメガエルあるいはヒトの精子を込まれるゲノム領域が存在し，(2) そのゲノム領域あるい用いて，この仮説を検証した結果について紹介したい。

6. Measuring functional reorganisation in the brain
Diego Vidaurre（大阪大学大学院生命機能研究科ダイナミックブレインネットワーク研究室）(2018.6.4)
The brain needs to activate multiple networks in a temporally

individuals, is heritable and significantly relates to behavior, incoordinated manner in order to perform cognitive tasks, and it

the form of intelligence and different subject psychological traits.

needs to do so at different temporal scales, from the slowest

Second, we investigate the spectral properties of the default

cyrcadian cycles to fast subsecond rhythms. I propose a novel

mode network using MEG, which is revealed to be composed ofprobabilistic framework to investigate brain functional

two components, anterior and posterior, with very distinct

reorganisation, capable to reliably access the dynamics contained

temporal and spectral properties. These two separated

in the signal even at the fastest time scales.

components exhibit strong coherence with the posterior

Using this approach we investigate several aspects of the

cingulate cortex, yet in very different frequency regimes. The

intrinsic dynamics of the human brain. First, we found that theoperation of these large-scale cortical networks in very different

brain spontaneously transitions between different networks in afrequency bands may reflect the different intrinsic timescales

predictable manner and follows a hierarchical organization thatthat they specialise in, consistent with evidence from spike countis remarkably simple. Importantly, this organisation is specific toautocorrelograms from single neurons.

7. The rodent olfactory bulb granule cell - an alliance of independent inhibitory mini-neurons?
Veronica Egger（Regensburg University, Germany）(2018.6.8)
The vertebrate olfactory bulb processes olfactory stimuli

reciprocal microcircuit, we are using two-photon Ca2+ imaging

within a two-stage network, the first located within theand uncaging of glutamate in acute slices of juvenile rat olfactory

glomerular input layer and the second in the external plexiform

bulbs in conjunction with whole cell recordings. I will briefly

layer below. These subnetworks are bridged via the principal

discuss mechanisms underlying the local postsynaptic spine

mitral and tufted cells; both strongly draw on dendrodendritic

signals and the subsequent release of GABA from the spine backinteractions, with the axonless inhibitory granule cells being theonto the exciting mitral cell dendrite. As to the interaction

main players in the second stage. Granule cells are directing theirbetween local and global signals, we are currently investigating

sole output towards the long lateral dendrites of mitral and tufted

coincidence detection within these excitable spines andcells via reciprocal dendrodendritic synapses.

summation of inputs from simultanously activated spines within

In spite or because of this apparently reduced anatomy,

the granule cell dendrite. These findings broaden our view on the

granule cells are capable of various modes of dendritic signalling,

functionality of olfactory bulb granule cells and their role inincluding local sodium spikes within their large dendrodendritic

synaptic processing.

spines and global

Ca2+

and sodium spikes. To dissect the509

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第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告8. フリッパーゼによる生体膜脂質のダイナミクスの調節と生理的意義
申惠媛（京都大学大学院薬学研究科）(2018.6.20)

細胞膜やオルガネラ膜の脂質二重層は，サイトゾル側

これまでに私たちは，初めてこれらの細胞内局在を決定と細胞外側（または内腔側）においてリン脂質組成の非し，細胞膜に局在する一部のフリッパーゼのフリップ活

対称性を有し，動的秩序を保持している。このような非性および基質特異性を決定した。また，近年フリッパー

対称性は，二重層間におけるリン脂質のフリップ―フゼによる細胞膜の脂質分布の変化が膜曲率を形成する

ロップ運動によって調節されている。フリッパーゼのことを明らかにし，フリッパーゼの活性が膜ダイナミク

P4-ATPase は，P-type ATPase スーパーファミリーのサブスに関与することを示した。さらに，フリッパーゼ活性ファミリーである。他の P-type ATPase（Ca-ATPase, Na/K-の異常が遺伝病の発症と関連があることを初めて示唆

pump, H/K-pump）が陽イオンを輸送するのに対して，P4-

し，近年シグナル依存的なフリッパーゼの活性調節の分ATPase ははるかに大きいリン脂質を細胞外側（または内子メカニズムを明らかにした。本セミナーでは，最近私腔側）からサイトゾル側へと輸送（フリップ）することたちが見出した基質特異的なフリッパーゼの活性調節で，脂質二重層間の時空間的な脂質分布を調節する。酵機構および細胞での機能を中心に紹介し，フリッパーゼ

母の遺伝学研究が先行するなか，動物細胞や組織におけの生理的意義について議論したい。

る P4-ATPase の活性および生理的役割は不明であった。

9. 新規光レーザー技術による非線形光学過程を用いたバイオイメージング
根本知己（北海道大学電子科学研究所）(2018.6.20)
生命機能の分子的基盤や創発原理の真の理解のため

解像顕微鏡化を推進してきた。特に，新規半導体レーには，複数の分子，超分子複合体のダイナミクスを，生

ザー光源や補償光学を活用することで，麻酔下のマウス

理的な条件を保ったままで，リアルタイムで高い空間分

生体脳で世界最深部 1.6 mm の蛍光断層イメージングを解で可視化することが必須である。このため，近年，光実現し海馬歯状回ニューロンの観察に成功すると共に，レーザー技術の進捗に伴い，細胞や生体組織の非侵襲的海馬 CA1 錐体細胞のリアルタイム in vivo Ca2+イメージ

なイメージングを実現するものとして，多光子励起過程

ングにも成功した。また，光渦，ベクトルビームなどのや高次高調波発生などの，複数光子と分子との同時相互新規光ビームを用いて，新たにパルス式 2 光子 STED 顕作用による非線形光学過程が，盛んに用いられるように微鏡を構築し，100 nm 以下の空間分解能を達成した。さなってきた。特に，2 光子顕微鏡法は生体組織深部でのらに多点走査型 2 光子顕微鏡の開発にも成功し，秒 100

観察を可能とすることから，神経回路網や神経機能等のフレームを超える超高速 in vivo イメージングも実現して研究に広く用いられている。我々は，半導体レーザ，補おり，多くの研究者に技術提供をしている。本セミナー

償光学，ベクトルビーム等の技術を活用し生体 in vivo イ

では，最近の進捗を紹介すると共に，本法の可能性につメージングにおける深部到達性や空間分解能向上や超いて議論を行いたい。

510

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第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告10. 新多細胞システムの機能的理解にむけて〜「観る」「摂動する」「つくる」の総力戦による取り組み
洲崎

悦（東京大学大学院医学系研究科）(2018.6.20)

多細胞生物は多種多様な細胞が相互に結合・連絡をしする」技術として，交配無しでマウス個体への高速・並ながら機能するシステムである。個体レベルの生命機能列なトランスジーン導入を可能とする「次世代マウス遺や疾患のメカニズムは，このような多細胞からなる回路伝学」を構築し，概日リズム制御機構への摂動による個やシステム（多細胞システム）に実装されている。本講

体レベルのリズム変動を多数解析することに成功した。

演では，このような多細胞システムを読み解くことを目

さらに，多細胞同期振動体の最小構成を合成生物学的手指した我々の基盤技術開発とその適応例を紹介し議論法で紐解くため，in vitro 視交叉上核分化系を構築し，概したい。多細胞システムの機能と構造を包括的に「観る」

日振動を示す細胞塊の単離に成功した。これら最先端の技術として，細胞階層のオミクス解析（Cell-omics）のた基盤技術を基にした「多細胞システム生物学」実現にむめの“CUBIC”パイプラインを構築し，全脳スケールのけた取り組みは，今後幅広い生命科学・医学分野での知活動状態分離と責任細胞同定，全脳 1 細胞解像度での回見の蓄積や応用へ貢献できると期待される。

路解析などを実現した。また，多細胞システムを「摂動11. Bidirectional signal exchanges and their mechanisms during joint attention interaction –an hyperscanning fMRI study
Gadi Goelman（Department of Medical Biophysics, Hadassah Hebrew University Medical Center）(2018.7.4)
different

Social interactions are essential to our daily life. Here we test

structures.

Threepathways

correspondedtothe hypothesis that social interactions, even a simple joint

feedforward and two to feedback processes. Construction of

attention interaction (JA) in which one gets information from themultiple quadruplet networks resulted with the following

other but does not need to respond, requires bidirectional

findings: (1) Feedforward process favorited high fMRI

communication. We further hypothesize that the two processes:

frequencies while feedback favorited low frequencies. (2) There

feedforward (information from the ‘sender’ to the ‘receiver’) andwere more feedforward pathways. (3) There were more

feedback have different mechanisms. To test these hypotheses

pathways which included the dmPFC compared with pathways

we apply a novel multivariate directed connectivity method onthat included the TPJ. (4) Regional involvements in the different

hyperscanning functional MRI data of human dyads during real-processes (feedforward, feedback, low and high frequency) attime JA interaction. The analysis enables obtaining directed

the sending and receiving brains were different. These findings

functional connectivity within quadruplet networks at each time-suggest distinct mechanisms for the inability to understand social

frequency point along and after JA interaction. For a network ofsignals (impairment in social interaction) and the inability to

the right dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC) and the right

return signals (impairment in social communication) thus could

temporoparietal junction (TPJ) of both ‘sender’ and ‘receiver’

help in diagnose and follow-up of social impairment subjects.

brains, five pathways were observed at different times and of511

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告12. 細胞間接着の動的な制御機構
東智仁（福島県立医科大学 基礎病理学講座）(2018.7.20)

上皮細胞は細胞シートを形成し，多細胞生物のからだ

胞シート内での細胞形態変化や再配置を可能にする分の外側と内側や，異なるコンパートメントを区別するこ

子機構はこれまでほとんど知られていませんでした。

とによって恒常性の維持に寄与しています。脊椎動物の本セミナーでは，上皮細胞の接着構造が，細胞質分裂

細胞間接着装置は上皮細胞の頂端側に位置し，隣接する時に接着能とバリア機能を保ちつつ大きく変形して再上皮細胞間を物理的に結びつける接着能を持つととも構成される仕組み，細胞質分裂後に新しい三細胞間接着に，細胞間隙を通る溶質や水の移動を制限するバリア機が形成される仕組みについて，アフリカツメガエル原腸能を担っています。従来，上皮細胞シートや細胞間接着

胚のライブイメージングを通じて明らかになってきた

装置は静的な構造体と考えられがちでしたが，実際の上事をお話ししたいと思います。また，細胞の形態変化に

皮細胞は細胞形態の変化や細胞同士の再配置を繰り返伴って細胞間接着に微細に生じるバリア機能の破綻をし，動的に再構成されています。それらは，細胞質分裂

高感度に検出する系について未発表データを含めてごや発生過程の形態形成時に特に顕著に観察されます。し紹介できればと思います。
※このセミナーは日本語で行われます。

かし，上皮細胞が接着能とバリア機能を保持しつつ，細13. L 型 Ca チャネル（Cav1.2）の CaM による調節
亀山正樹（鹿児島大学大学院医歯学総合研究科・名誉教授）(2018.8.29)
Cav1.2 型 Ca チャネルは，神経組織や心筋，平滑筋な況で，未だ統一見解がない。我々は，２分子の CaM がど全身に広く分布して，細胞機能に重要な役割を果たしチャネルに結合して，それぞれがチャネル活性の増強とている。同チャネルには，Ca 依存性増強（CDF）と Ca

不活性化を起こすというモデル（２CaM 仮説）を提唱し依存性不活性化（CDI）という２つの Ca 依存性調節機構ているが，一般的に認められるに至っていない。本セミがあり，その両者にカルモジュリン（CaM）が関与する

ナーでは，これら Ca チャネルの CaM による調節研究のが，その分子機構には色々なモデルが提案されている状

現状と展望を解説したい。

14. Acquisition and analysis strategies for high-spatiotemporal resolution human fMRI at ultra-high fields
Jonathan R. Polimeni（Assistant Professor of Radiology, Harvard Medical School）(2018.9.11)
Accelerated image encoding and the increased sensitivity

temporal accuracy of fMRI. I will present studies designed toafforded by highly-parallel receive arrays and Ultra-High Field

characterize the specificity of the BOLD signal by combining(&#8805;7T) systems have recently enabled sub-second, sub-subsecond or submillimeter isotropic voxels and a surface-based

millimeter isotropic resolution studies of the functional

analysis approach that together allow the BOLD signal to bearchitecture of the human brain with fMRI, the spatial andmeasured over large extents of the folded cortical surface.

temporal accuracy of which is increasingly limited by theWith such small voxels and rapid sampling times, thebiological point-spread of the BOLD signal. In this presentation,

characteristics of the BOLD signal become increasingly

I will review recent work investigating the limits of spatial andinfluenced by the details of the vascular anatomy and physiology.

512

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告I will present recent results from our laboratory showing corticalalso survey recent methodological work into “high-performancecolumnar imaging simultaneously over multiple visual corticalaccelerated EPI” aimed at increasing the imaging resolution andareas, and the detection of oscillations up to the delta-bandtime-series signal-to-noise ratio for future high-resolution UHF

frequencies in human visual cortex and sub-cortical regions

fMRI studies.

using high spatiotemporal resolution EPI at 7 and 9.4 T. I will

15. Frequency modulated EEG corresponding to EMG under voluntary limb movement
Yasuto Tanaka（Director Neuromathematics Laboratory & Kwansei Gakuinn Univ.）(2018.9.18)
uses

event-related EEG power corresponds to the EMG powerelectroencephalography (EEG) to extract relevant signals ofenvelope in high-gamma bandwidth (55 to 63 Hz) at the

body movement. We aimed to correlate the motor command inprimary motor cortex (C3), indicative of phase modulated

EEG and muscle movement represented by electromyography

EEG-EMG connection. Furthermore, EEG poser at the beta

(EMG) using a time series of each signal. Corresponding

wavelength (13~30Hz) exibited anti correlation with EMG.

Study

of

brain-machineinterface(BMI)

components of muscle movement to the brain wave

Such timing and phase coincidence between EEG and EMG

spectrogram representing amotor command is sought throughsuggests event-related synchronization in the primary motor

comparison of the EMG power envelope and the wavelet

cortex serving as a motor command that initiates muscle

processed EEG. Results showed that the timing and peak ofactivity.

16. Molecular mechanisms of the sense of touch, a tale of a whisker hair
Jianguo G. Gu（アラバマ大学バーミンガム校）(2018.9.25)
The evolution of the sensory systems has let mammals

sensations. Using the rodent whisker hair follicle as a model

develop complicated tactile end organs to enable sophisticatedtactile sensory organ, our recent studies (Ikeda et al. Cell

sensory tasks including social interaction, environmental

157:664-75, 2014; Chang et al., PANS 113 E5491-500, 2016)

exploration and tactile discrimination. The Merkel disc, a main

have demonstrated that tactile signals are transduced via

type of tactile end organs consisting Merkel cells and Aβ-

Piezo2 channels into Ca2+ action potentials on Merkel cells.

afferent endings, are highly abundant in fingertips, touch

The excitatory signals on Merkel cells are then transmitted bydomes and whisker hair follicles of mammals. It has highserotonin to evoke Aβ-afferent impulses to result in tactile

tactile acuity for an object’s physical features such as texture,

behavioral responses. The involvement of Piezo2 and serotonin

shape and edges. Mechanisms underlying the tactile function

in tactile functions shall have implications in sensory disordersof Merkel discs are obscured as how Merkel cells transmit

such as numbness and tactile allodynia.

tactile signals to Aβ-afferent endings leading to tactile513

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告17. マギル大学-生理研の合同シンポジウム(2018.10.22)
マギル大-生理研の合同シンポを 10 月 22 日(月)- 23 日(火)，明大寺で開催します。
Young Investigators’ Oral Session(Myodaiji)Oct. 22（Mon）
SpeakerPresentation title

PM 4:00- 4:20

Stephanie (Sharif lab)

Understanding the molecular basis for the pain caused by lionfish
venom

PM 4:20- 4:40

Taskushi Shimomura (Kubo lab)

Phosphoinositides modulate the voltage depndence in two-pore Na+channel 3

PM 4:40- 5:00

Hideji Murakoshi

Optogenetic manipulation and imaging of signaling molecules indendritic spines of neurons

PM 5:00- 5:20

Yuri Miyazaki (Fukata lab)

Epilepsy-related ligand/receptor, LGI1―ADAM22 complex,
functions as trans-synaptic machinery for physiological brain activity

PM 5:20- 5:40

Angela (Farivar lab)

A map of the prototypical spatial patterns of activation during movie
viewing

PM 5:40- 6:00

Zlata Polyakova (Nambu lab)

The impact of glutamatergic and GABAergic inputs to thesubthalamic nucleus activity in monkey

PM 6:00- 6:20

Chihong Song (Murata Lab)

Capsid structure of mouse norovirus revealed by cryo-electron
microscopy

Symposium(Myodaiji)Oct. 23（Tue）
SpeakerPresentation title

AM 9:00- 9:30

Junichi Nabekura

Remodeling of Cortical Circuits in vivo: synapse-glia interaction

AM 9:30- 10:00

Keith Murai

Astrocytes and brain circuit microenvironments

AM 10:00- 10:30

Stuart Trenholm

Novel methods for studying the functional connectivity of neuronal
circuits

AM 10: 45- 11:15

Yumiko Yoshimura

Experience-dependent development of visual functions in the primaryvisual cortex

AM 11:15- 11:45

Edward Ruthazer

A new paradigm for activity-dependent visual circuit refinement

AM 11:45- PM 0:15

Arjun Krishnaswamy

The assembly and function of motion selective circuits in the retina

PM 1:30- 2:00

Derek Bowie

Unraveling the complexities of the AMPA receptor signaling
complex

PM 2:30- 3:00

Brian Chen

Direct observation of protein synthesis in single cells in vivo

PM 3:00- 3:30

Reza Sharif Naeini

TACAN is a novel ion channel responsible for pain sensing

PM 3:30- 4:00

Taihei Ninomiya (Isoda Lab)

Neural activities during action monitoring in macaque mirror andmentalizing systems

Coffee break

Lunch

Coffee break514

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告SpeakerPresentation title

PM 4:15- 4:45

Norihiro Sadato

Neural substrates of social interaction from hyperscanning 3T fMRI to
inter-species comparisons with 7T MRI

PM 4:45- 5:15

Reza Farivar-Mohseni

Fundamental representations in the cortical visual areas

PM 5:15- 5:45

Keiichi Kitajo

Individual differences in neural dynamics and human behaviour

PM 5:45- 6:15

Sylvain Baillet

Perceptual and predictive mechanisms enabled by neural dynamics ofbrain systems

18. ２光子カルシウムイメージング法によって捉えられた，マウス運動課題中における視床・大脳皮質運動野間の情報伝達ダイナミクス
田中康代（東京大学大学院医学系研究科 機能生物学専攻 細胞分子生理学 特任助教）(2018.10.26)
大脳基底核と小脳は運動学習においてそれぞれ非常た。このようにして視床皮質軸索ブトン活動を運動野のに重要な役割を果たすが，それらが運動学習の際どのよ

１層と３層とでイメージングし，レバー引き中の活動をうなシグナルを大脳皮質に送るのかはわかっていない。

学習前後で比較した。その結果，１層に入力する軸索ブ

大脳基底核と小脳からのシグナルは視床を通って大脳トンの活動はレバー引きの開始時と終了時に強くなり，皮質へと送られる。我々は２光子顕微鏡によるカルシウ

３層に入力する軸索ブトンの活動はレバー引きの開始

ムイメージング法を用いて，マウスが自発的にレバー引時のみに強くなることがわかった。また，レバー引き時

き課題を学習する際の，視床から 1 次運動野へ投射するの軸索ブトン活動は集団でシークエンス構造を示すこ

視床皮質軸索のシナプス前部（軸索ブトン）の神経活動とが分かり，その持続時間は１層の方が３層よりも長いを計測した。レバー引き中の脳は揺れるためわずか数 μmことが示された。さらに，１層に入力する軸索ブトンのの軸索ブトンの活動を捉えるのは大変困難であるが，運活動はレバーのキネマティクス，３層に入力する軸索ブ動野に赤色蛍光タンパク質を同時に発現させ，さらに深トンの活動はレバー引きの成功率と関係していること

さ方向を変えて３平面でイメージング画像を取得し，赤が明らかになった。また，それぞれが大脳基底核あるい

色蛍光輝度をもとにオフラインで３次元の揺れ補正をは小脳に強い影響を受けることがわかった。その一方で，行った。その結果，揺れによるアーティファクトを最小

どちらのシグナルを作り出すにも大脳基底核と小脳の限に抑えてイメージング画像を解析することに成功し両方の活動が必要であることも見出された。

19. Purinergic signalling at the lysosome:A novel form of Ca2+-induced Ca2+ release
Ruth Murrell-Lagnado (Acting Director of Sussex Drug Discovery Centre, Reader in Neuroscience,
School of Life Sciences, University of Sussex (Brighton, UK) )(2018.11.12)
We are interested in the role of the P2X4 purinergic receptor

regulation of these receptors and their role in breast cancer

Ca2+signalling. These widely

progression. Lysosomal P2X4 receptors are activatedexpressed receptors are targeted to endolysosomes where they

downstream of Ca2+ signals evoked by plasma membrane

mediate the release of Ca2+ in a manner dependent on luminal

P2X7 and H1-histamine receptors. These signals promote

ATP and pH. Recently our interest has focused on thelysosome alkalinization which leads to an exaggerated rise inin lysosome physiology and515

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告Ca2+. This novel form of Ca2+-induced Ca2+ release regulates

calmodulin to promote endolysosomal membrane fusion. J

lysosome trafficking and fusion. Lysosome fusion with the

Cell Biol 209: 879-94.
Srivats S, Balasuriya D, Pasche M, Vistal G, Edwardson JM,

plasma membrane and release of cathepsins enhances breast
cancer cell invasiveness and metastases.

Taylor CW, Murrell-Lagnado RD (2016) Sigma1 receptors

References:inhibit store-operated Ca2+ entry by attenuating coupling of

Cao Q, Zhong XZ, Zou Y, Murrell-Lagnado R, Zhu MX, Dong

STIM1 to Orai1. J Cell Biol 213: 65-79.

XP (2015) Calcium release through P2X4 activates

20. Real-time closed-loop interventions of epileptic seizures
竹内雄一（セゲド大学（ハンガリー），名古屋市立大学）(2018.12.10)
There are 50 million epileptic patients in the world and moreintervention techniques, we have then developed a new TES

than 30% of them are still suffering from drug-resistanttechnology to spatially target any brain regions: Intersectional

refractory epilepsy; therefore, development of a new non-Short Pulse (ISP) stimulation (ref 4). To focus intensity ofpharmaceutical therapy is needed. We have previously

electrical stimulation to an intracranial region, we placed

developed a closed-loop transcranial electrical stimulation

multiple pairs of stimulus electrodes over the head of rats,(TES) technique to intervene absence (petit mal) seizures using

cadavers, and healthy volunteers. We found that the focusedrats (ref 1,2). Non-invasive and time-targeting natures of theelectrical stimulation could successfully modulate neuralclosed-loop TES technique will diminish risks associated withactivities in the focused brain region and oscillation patterns on

intracranial electrode implantations and disturbance of normal

electroencephalograms. Our seizure intervention techniques

brain functions, respectively.

with non-invasive, time-, spatial-, and proxy-targeting natures
would be useful to control refractory epilepsies.

We have also developed a new non-pharmaceutical techniquefor controlling secondary generalized grand-mal seizures ofReferences

temporal lobe epilepsy (TLE) using a ‘proxy’ intervention

1. Berényi A, Belluscio M, Mao D, and Buzsáki G. (2012)

strategy (ref 3). As seizure generator networks of TLE are widely

Closed-loop control of epilepsy by transcranial electrical

distributed over bilateral hippocampi and para-hippocampal

stimulation. Science 337: 735–737.

structures, direct interventions on these structures are difficult.

2. Kozák G and Berényi A. (2017) Sustained efficacy of closed

Thus, we stimulated the medial septum (MS) to modulate highly-

loop electrical stimulation for long-term treatment ofsynchronous hippocampal oscillations in seizures of TLE

absence epilepsy in rats. Sci Rep 7: 6300.
3. Takeuchi Y, Harangozó M, Pedraza L, Földi T, Kozák G, andbecause the MS has diffuse anatomical connections to thebilaterally

Berényi A. (2018) Closed-loop stimulation of the medial

governing oscillatory activities there. We found that closed-loop

septum alleviates temporal lobe epilepsy in rats. The 49th

MS electrical stimulation significantly alleviated electrographic

NIPS International Symposium, Dec5-8, 2018, Okazaki, Japan.

and motor seizures of hippocampally-kindled freely-moving rats

4. Vöröslakos M, Takeuchi Y, Brinyiczki K, Zombori T, Oliva

whereas open-loop MS stimulation did not. Cell-type specificA, Fernández-Ruiz A, Kozák G, Kincses ZT, Iványi B,

optogenetic stimulation of MS neural populations revealed that

Buzsáki G, and Berényi A. (2018) Direct effects ofphase-specific alternating excitations of MS glutamatergic andtranscranial electric stimulation on brain circuits in rats andGABAergic neurons could underlie the MS-mediated anti-

humans. Nat Commun 9: 483.

hippocampi

andpara-hippocampal

structures

seizure effects. To promote clinical applications of these seizure516

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告21. Hypothalamic control of mouse daily torpor / cell type-specific CRISPR gene editing in the adult brain
脳視床下部によるマウス日内休眠の制御 / マウス成体脳における細胞種特異的な遺伝子編集
山口裕嗣（スタンフォード大学，博士研究員）(2018.12.12)
動物が示す能動的な低体温・低代謝状態を torpor (休眠)する我々の新しいデータを紹介する。また本セミナーでといい，冬季に torpor に入ることを冬眠という。torpor はは我々が立ち上げた CRISPR/Cas9 システムを利用して鳥類，げっ歯類，霊長類を含めた恒温動物で幅広く保存

マウス成体脳で細胞種特異的に任意の遺伝子を効率よされた行動であるが，どのようにして動物が torpor に入くノックアウトする技術についても紹介する。

るのかそのメカニズムは不明である。一方，モデル生物

参考文献

として広く用いられる C57BL/6 マウスを寒冷環境で絶Yamaguchi, H., Hopf, W., Li, S, de Lecea, L. In vivo cell type-

食させると daily torpor (日内休眠)と呼ばれる一時的な

specific CRISPR knockdown of dopamine beta-hydroxylase

torpor 状態に入る。本セミナーでは，C57BL/6 マウスに

reduces

おいて daily torpor を制御する脳視床下部の神経回路に関Communications: in press, 2018

locus

coeruleus

evokedwakefulness.

Nature22. Understanding the molecular/cellular pathology and emerging strategies for Alzheimer disease
富田泰輔（東京大学大学院薬学系研究科機能病態学教室）(2019.1.4)
Aggregated forms of amyloid-β peptide (Aβ) and tau are major

implicate the pathological roles of glial cells, such as astrocytes andcomponents of senile plaques and neurofibrillary tangles,

microglia. We recently identified kallikrein-related peptidase 7

respectively, which are pathological hallmarks in the brains of(KLK7) as a novel aggregated Aβ-degrading enzyme secreted from

Alzheimer disease (AD) patients. Several lines of evidence suggest

astrocyte, suggesting that astrocyte is a cellular target in AD

that accumulation of Aβ induces the tau-mediated neuronal toxicity

therapeutics. Moreover, we have developed a novel small compoundand symptomatic manifestations of AD. Thus, facilitation of thecalled photooxygenation catalyst that facilitates the selective

clearance of aggregated Aβ and tau has been highlighted as adegradation of aggregated proteins in vivo. I will discuss with theseplausible therapeutic for AD. In addition, genetic studies in AD

novel approaches for anti-aggregated proteins against AD.

23. O-結合型糖鎖修飾の Notch シグナルにおける重要性～糖鎖による受容体の活性化制御とその異常による先天性疾患
竹内英之（名古屋大学大学院医学系研究科・機能分子制御学(2019.1.4)
Notch シグナルは多細胞生物の発生過程や成体の幹細筋ジストロフィー，Adams-Oliver 症候群など様々なヒト胞など，細胞の運命決定に非常に重要な役割を果たす。

の先天性疾患の原因となることが明らかとなってきた。

近年の遺伝学および生化学的な研究によって，Notch

本講演では，O-結合型糖鎖修飾が Notch 受容体の活受容体自体の O-結合型糖鎖修飾 (O-フコース，O-グル性化を制御する分子メカニズムに関する，生化学，構造コース，O-GlcNAc) が，巧妙にシグナルの調節に関わっ

生物学，そして，ケミカルバイオロジーツールを用いたていること，さらに，これらの O-結合型糖鎖修飾を担う最新の研究成果を紹介させて頂く。

糖転移酵素遺伝子の変異が，Dowling-Degos 病，肢帯型

517

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告24. ヒト胚遺伝子治療の最前線
葉山智工（横浜済生会南部病院・産婦人科，横浜市立大学附属市民総合医療センター・生殖医療センター）(2019.1.8)
近年の CRISPR-Cas9 をはじめとする遺伝子工学の発世界で最初のミトコンドリア病患者の核交換療法（2016

展は，発生工学の技術進歩と相まって，従来，長い時間

年 Nature），世界で最初の致死性遺伝病患者胚の CRISPRと多くの費用と動物の犠牲によってのみ実現した動物

による遺伝子修復療法（2017 年 Nature）のプロジェクトのゲノム編集(遺伝子改変)を，簡便・容易なものとした。

に参加した。

このため重篤な遺伝病のヒト胚に対してゲノム編集を本邦でも 2019 年度よりヒト胚に対してゲノム編集を行うことが現実的な治療として考えられるようになっ

行う基礎研究が解禁される方向となっているため(2018てきた。

年 11 月通達)，今後ますますこの研究分野は注目される

オレゴン州は研究用にヒト受精胚および卵子・精子をものと思われる。本講演ではオレゴンでの二つのプロ

有償ドナーから購入することが許されている世界でもジェクトの結果の紹介と，最近の他のグループの報告を

珍しい研究環境の州である。講演者は 2014 年より 2018する。そしてオレゴンでの後続プロジェクトと横浜で予年までオレゴン健康科学大学 OHSU に籍を置き，OHSU

定しているプロジェクトにも少し触れる予定である。

胚遺伝子治療センターの立ち上げ（2015 年 9 月開設），

25. てんかん関連リガンド / 受容体，LGI1-ADAM22 によるシナプス架橋構造の発見と LGI ファミリーに関する研究宮﨑裕理（生理学研究所 生体膜研究部門）(2019.1.10)
LGI1–ADAM22（および ADAM23）高次複合体のシナプ

LGI ファミリータンパク質（LGI1〜4）は，種々の脳神

ス架橋構造としての意義について紹介する。

経疾患発症との関連が報告されている神経分泌タンパク質である。中でも LGI1 遺伝子の変異は，家族性のてまた，LGI ファミリーの内，LGI3 は近年のヒト遺伝学

んかん（Autosomal dominant lateral temporal lobe epilepsy,

的研究から，その変異が知的障害と関連することが報告

ADLTE）を誘発することが知られている。我々はこれまされ，高次脳機能における重要性が示唆されている。しでに，ADLTE 患者が有する LGI1 遺伝子のてんかん原性

かし LGI3 の生理的機能については十分に理解されてい変 異 は ， LGI1 タ ン パ ク 質 の 分 泌 不 全 や 受 容 体 分 子ない。我々は LGI ファミリーと ADAM22 の結合特性を

ADAM22，ADAM23 との結合不全を惹起することで，シ検討する過程で，LGI3 が ADAM22 とは結合せず，別のナプス伝達異常を引き起こし，てんかんを誘発すること

受容体分子と結合して機能する可能性を見出した。したを明らかにしてきた。一方で，本病態の全容解明に必要がって，LGI3 の受容体分子や生理機能を理解することが，な LGI1–ADAM22（および ADAM23）複合体の分子構造知的障害や関連する脳神経疾患の発症機序の解明に繋基盤は明らかでなく，リガンド/受容体の結合がどのようがると期待される。本セミナーでは，現在進行中であるに正常なシナプス伝達に寄与しているかは不明であっLGI3 に関する研究についても併せて紹介する。

た。本セミナーでは，構造学的解析を基に明らかにした，518

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告26. From Brownian motion to brain connective network: An introduction for diffusion MRI from a technicalperspective
Li-Wei Kuo（Institute of Biomedical Engineering and Nanomedicine, National Health Research Institutes, Miaoli, Taiwan）(2019.1.18)
The complex structural organization of the white matter

analysis, the topology of brain structural network can bebundles in a living human brain can be depicted in great details

measured and delineated in a quantitative manner. In this talk, Iwith state-of-the-art diffusion MRI technique, presently the only

will

neuroimaging modality capable of non-invasively mapping

consideration and computational analysis of diffusion MRI.

neuroanatomical architectures and structural connectivity at a

Applications in neuroscience and clinical diagnosis will be also

macroscopic scale.

introduced.

introducethetheoreticalbackground,technical

Furthermore, with the recent development of graph theoretical

27. 多角的非侵襲脳機能計測を用いた音楽家ジストニアの病態理解
上原一将（理化学研究所・脳神経科学研究センター・CBS-トヨタ連携センター・
脳リズム情報処理連携ユニット・基礎科学特別研究員）(2019.1.23)
局所性ジストニアは脳神経系に起因する筋緊張亢進

我々の研究成果を紹介し議論を進める。これらに加え，を伴う運動障害である。この中には，書字，キーボード

現在進行中である非侵襲的脳刺激を用いた介入に関す

タイピング，スポーツ動作など反復練習した動作あるいる研究や今後の展望について併せて紹介する。

は巧緻性を伴う動作中に特異的に生じるものがある。動

参考文献

作の反復や長時間の練習を必要とする音楽家において• Uehara K, Furuya S, Numazawa H, Kita K, Sakamoto T,

もピアノや金管楽器の演奏中に局所性ジストニア症状

Hanakawa T. Distinct roles of brain activity and somatotopicを呈する。しかしながら，その病態は未だ不明な点が多representation in pathophysiology of focal dystonia. Humanい。本セミナーでは課題 fMRI を用いて音楽家ジストニ

Brain Mapping. in press

ア患者の脳活動を明らかにし，ジストニア症状と脳活動• Furuya S*, Uehara K*, Sakamoto T, Hanakawa T. Aberrantの関連を明らかにした我々の研究を紹介する。また，

cortical excitability explains the loss of hand dexterity in

TMS を用いて音楽家ジストニア患者の運動野皮質内抑musician’s dystonia. The Journal of Physiology. 596, 2397-

制/促通機構の異常とジストニア症状の関係を示した

2411, 2018 *Equal contribution to this work

28. ヒト脳ネットワークの推定と解析
福嶋誠（情報通信研究機構・脳情報通信融合研究センター・特別研究員）(2019.1.23)

本セミナーでは，複数の非侵襲脳計測モダリティの情

時間変化を特徴づけた研究について紹介する。推定手法

報を統合してヒトの機能的脳ネットワークを推定するの開発では，状態空間モデリングと変分ベイズ法を応用手法を開発した研究について，ならびに，ネットワーク

することにより，脳磁図（MEG），fMRI，拡散 MRI デー

分析の方法論を用いて fMRI の機能的脳ネットワークのタから分布電流源の活動強度と有向機能的結合を全脳

519

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告領野にわたって推定することを可能にした。時間変化の巨視的な脳活動のシミュレーションによってどれほど特徴づけでは，fMRI データから得られる安静時機能的脳再現可能であるのかについても検証した。また発表の最ネットワークのモジュール構造の状態変化に着目し，状後では，今後の研究の展望・方向性などについても紹介

態間で機能的結合の大域的パターンがどのように変化する。

するのかを明らかにするとともに，これらの状態変化が＊本セミナーは日本語で行われます。

29. 神経振動の操作的研究 ―認知機能との因果関係の理解へ向けて
岡崎由香（理化学研究所・脳神経科学研究センター・CBS-トヨタ連携センター・
脳リズム情報処理連携ユニット・研究員）(2019.1.23)
認知機能と周波数特異的な神経振動との関連性が多を外部刺激により特定の周期に引き込むことを試みた。

数報告されているが，両者の因果的関係を解明する有力反復 TMS によって運動野と視覚野それぞれに θ，α，β リな手段として「神経振動の操作」が期待されている。今ズムで刺激を行ったところ，領野ごとに異なる周波数引回の発表では MEG および TMS－EEG を用いた神経振動

き込みが生じた。

の操作的研究を紹介し，今後の展望について議論する。

これらの研究結果は神経振動が人為的に操作可能でまず α 波と注意機能との因果関係解明のため，MEGあり，その結果，認知活動が変化する事を示している。

ニューロフィードバック手法によって注意課題時に発加えて，脳領野ごとの自然周波数や引き込み現象の存在

生する α 波パワーの半球間バランスを変調するように被は，脳活動を自然界に遍在する同期現象の一つとしてと検者を訓練し，その前後での視知覚閾値の変化を計測しらえ，非線形動力学の枠組みでその機構を理解することた。その結果，訓練後に α 波パワーが強くなった半球にが可能であることを示唆している。
＊本セミナーは日本語で行われます。

対応する視野の知覚閾値が上昇した。次に自発神経振動

30. マウス大脳皮質の広域カルシウムイメージングによる安静時脳活動の研究
松井鉄平（東京大学大学院医学系研究科統合生理学分野）(2019.1.30)
安静時機能結合（resting-state functional connectivity）はおいて，神経活動由来のカルシウム信号と脳血流信号を高非侵襲的な脳のネットワークの研究に広く使われるツー

時空間解像度で同時記録する方法を開発した。本講演では，

ルであり，離れた脳部位における脳血流信号の相関によりこの技術を用いて得られた研究成果を中心にご紹介した測られる。機能的結合の空間的なパターンは，脳血流信号い。まず我々は，二つの異なって見える活動パターン（大の背後にある神経活動の空間パターンを反映するものと域的に伝播する活動の波と機能的結合の高い脳部位の瞬考えられている。これまでの自発的神経活動の研究では，間的な同期活動）が実は互いに関係していることを発見し大脳皮質全体を伝播する波のような活動から，解剖学的にた（Matsui et al., PNAS, 2016）。大域的な活動伝播の中で繋がった脳領野の瞬間的な同期発火まで，様々な時空間パは，それぞれが強い機能的結合で結ばれているような脳部ターンが見つかってきた。しかしながら，これらの様々な位の組み合わせのうち，異なる組み合わせが異なる瞬間にパターンが互いにどのような関係にあるのかは良く分

おいて同期発火しており，このことは機能的結合の持つ空

かっていなかった。また，これら種々の時空間パターンが間的な情報は大域的な活動伝播の位相情報として埋め込

機能的結合に寄与するかどうかも不明であった。我々はこまれていることを示唆する。更に最近の研究では，神経活のような問題を解決するために，マウスの大脳皮質全体に動と脳血流のそれぞれで計測した安静時機能結合の動態520

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告が良く対応していることを見いだした（Matsui et al.,

安静時機能結合の変化や，安静時脳活動と感覚入力との相Cerebral Cortex, 2018）。時間がゆるせば，薬物投与による互作用についても触れたい。

31. 選択的回路遮断法による神経回路再編とリハビリテーション効果の検証
石田章真（名古屋市立大学大学院

脳神経生理学分野）(2019.2.1)

回復に対し因果関係を有する事を証明した（“Ishida et al.,

脳損傷により障害される機能の再獲得には，中枢神経J Neurosci., 2016”）。

系の構造的・機能的再編が重要な要因となる。リハビリ
テーションは神経系の再編を促進すると考えられ，『リ最近の検討では，皮質赤核路を遮断するタイミングを

ハ－神経再編－機能回復』というドグマにおいて因果性変化させ，皮質脊髄路損傷後の代償における役割の経時および機序を明らかにすることは重要な課題であると的な変化を確認した。興味深い結果として，皮質赤核路考えられる。しかし，神経系の可塑的変化と運動機能のが遮断された状態でリハを行うと，同経路に代わり皮質変化との間の因果性を直接的に証明した研究は未だ少網様体路が増強されることが確認された。更に，これら数である。 我々は内包出血モデルラットを用い，リハビの皮質脳幹路の機能を並列的に遮断することで，各経路リテーションとして麻痺肢を集中的に使用させ，中枢神の役割や相互作用などが明らかになってきた。上記の結経系に生じる可塑的変化を確認した。その結果，麻痺肢

果より，皮質脊髄路損傷後のリハビリテーションにおけの集中使用により運動野の前肢マップの拡大および皮る神経回路のダイナミックな変化と機能代償における質赤核路の分枝が増加することを見出した。更にウイル役割について報告する。
このセミナーは，日本語で講演をお願いしています。

スベクターを用いて経路選択的な機能遮断を行うこと
で，皮質赤核路がリハによる運動機能（リーチ動作）の

32. 時を刻む脳 ～生物時計中枢を司る神経回路の光イメージング解析～
榎木亮介（北海道大学 電子科学研究所 生命科学研究部門 光細胞生理研究分野 准教授）
(2019.2.4)
哺乳類の約 24 時間の概日リズムの中枢は，脳深部のからの概日リズム計測の試みや，今後の研究の展望につ

視床下部に存在する視交叉上核に局在し，多様な特性をいて紹介します。

持つ約 2 万個の神経細胞が階層的なネットワークを形成

参考文献

しています。これまで私たちは，独自に開発した数日間

Wu Y#, Enoki RCA,#, Oda Y, Huang ZL, Honma KI, Honma S.

の光イメージング計測法により，多数の神経細胞からカUltradian calcium rhythms in the paraventricular nucleus andルシウムイオンや膜電位の概日リズムを捉え，視交叉上subparaventricular zone in the hypothalamus. PNAS, 2018.

核の作動メカニズムを調べてきました。特に最近では，

Enoki RCA, Oda Y, Mieda M, Ono D, Honma S, Honma KI.

視交叉上核の主なリズム情報の出力先である室傍核おSynchronous circadian voltage rhythms with asynchronous

よび傍室傍核領域において，0.5-4 時間の周期で変動す

calcium rhythms in the suprachiasmatic nucleus. PNAS, 2017.

る細胞内カルシウムのウルトラディアンリズムを偶然

Enoki R, Kuroda S, Ono D, Hasan MT, Ueda T, Honma S,

見いだしました。本セミナーでは，これらの生物時計中

Honma KI. Topological specificity and hierarchical network

枢の神経回路の光イメージング解析の試みのほか，現在of the circadian calcium rhythm in the suprachiasmatic

進行中のマイクロ/ナノ加工技術を用いた単一神経細胞

nucleus. PNAS. 2012 Dec 26;109(52):21498-503.

521

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告33. 広視野 2 光子顕微鏡を用いたマウス後部頭頂皮質の機能解剖
平理一郎（University of California Santa Barbara, Bioengineering）(2019.2.5)

マウスの後部頭頂皮質（頭頂連合野）には，意思決定，なく，これらの高次機能のすべてがこの内部で処理され短期記憶，証拠累積，感覚運動変換，ナビゲーション，ているとは考えにくい。本研究は Spencer Smith 研で開発

感覚情報の保持，運動履歴情報の保持，報酬履歴情報のされたカスタム広視野 2 光子顕微鏡を用いたカルシウム

保持，視覚聴覚体性感覚の統合，注意，姿勢知覚，など

イメージングによって，後部頭頂皮質周囲において様々

様々な高次機能があると報告されている。マウスの頭頂な機能をマッピングすることを第一の目的として開始

連合野を研究対象とすることでそうした高次機能の局した。今回の発表では，広視野 2 光子イメージングの技所回路情報処理を詳細に調べることができると考えら術展開に関して簡単に紹介し，この方法を用いて取得でれている。ところが，マウスの 後部頭頂皮質 はアトラ

きる数千細胞同時記録データをもとに後部頭頂皮質のス上では 0.4 mm(AP) x 1 mm(ML) x 0.8 mm (DV)程度しか

機能的特徴に関して議論する。

34. 前脳基底核コリン作動性ニューロンへのシナプス伝達に対するセロトニンの作用西條琢真（東京慈恵会医科大学

薬理学講座）(2019.2.13)前脳基底核は中枢神経系におけるコリン作動性に対する GABA の放出がシナプス前終末に存在する 5-

ニューロンの起始核群として知られており，学習や記憶，

HT1B 受容体の活性化により抑制されること，この抑制

注意，覚醒に関与し，認知症やアルツハイマー病といっ作用はシナプス前終末への Ca2+流入に非依存的であり，た神経変性疾患にも関連している。前脳基底核は脳幹の4-AP 感受性の K+チャネルが関与していることを明らか

縫線核からセロトニン性線維の入力を受けているが，特にした。また，セロトニンが前脳基底核コリン作動性に前脳基底核のシナプス伝達に対するセロトニンによニューロンへの興奮性シナプス伝達を抑制し，その抑制る修飾機構は解明されていなかった。そこで，幼若ラッ

作用には 5-HT1A および 5-HT1B 受容体が関与している

トを用いて電気生理学的手法により，前脳基底核コリンこと，その抑制機序には P/Q 型 Ca2+チャネルの関与や，作動性ニューロンへの抑制性シナプス伝達および興奮

シナプス後細胞の機構も関与していることが示唆され性シナプス伝達に対するセロトニンの作用，関与する受た。

容体サブタイプおよび修飾のイオン機構について研究＊本セミナーは日本語で行われます。

を行った。そして，前脳基底核コリン作動性ニューロン

35. Modulation of physiological processes by temperature through TRPV4 channel activity
Sandra Derouiche（生理学研究所 細胞生理研究部門 博士研究員）(2019.3.1)
要旨なし

522

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告36. Optic ataxia: beyond the dorsal stream cliché
Yves Rossetti（Lyon Neuroscience Research Center・Professor）(2019.3.6)
This talk will challenge the alleged double-dissociation

hypometria. A temporal feature whereby these deficits are

between optic ataxia and visual agnosia or the use of optic ataxia

exacerbated under temporal constraints, i.e. when attending toto argue for a specific vision-for-action occipito- posterior

dynamic stimuli. These two aspects cumulate in a situation

parietal stream. Clinical cases reveal that perceptual deficits havewhere patients have to quickly respond to a target presented inbeen long shown to accompany ataxia. Importantly the term

peripheral vision that is experimentally displaced upon

ataxia appears to be misleading as patients exhibit a combination

movement onset. In addition to the field-effect, a motor feature,of visual and non-visual perceptual deficits, attentional deficits

also called hand-effect can be described in conditions where theand visuo-motor guidance deficits, which are confirmed byhand is not visible. Spatial and temporal aspects as well as field-

experimental approaches. Three major features of optic ataxia

and hand-effects may rely on several posterior parietal modules

are described. A spatial feature whereby the deficits exhibited bythat remain to be precisely identified both anatomically andpatients appear to be specific to peripheral vision, akin to thefunctionally. It is concluded that optic ataxia is not a visuo-motor

field-effect.

deficit and there is no dissociation between perception and action
capacities in optic ataxia, hence a fortiori no double dissociation

Visuo-motor field examination allows to quantify this deficit

between optic ataxia and visual agnosia.

and reveals that it consists of a highly reliable retinocentric

37. A novel role of tetrahydrobiopterin in cardiovascular system
Hyoung Kyu Kim（Cardiovascular and Metabolic Disease Center (CMDC). Inje University）(2019.3.27)
Diabetic cardiomyopathy (DCM) is a major cause of mortalityof heart and mitochondria were assessed in diabetic or control

and morbidity in diabetes mellitus patients. Althoughrats. Sepiapterin reductase knockout (Spr-/-) mice, a model oftetrahydrobiopterin (BH4) shows therapeutic potential as an

BH4 deficiency, were used to determine the mechanism of theendogenous target in the cardiovascular system, its effect on

therapeutic effect of BH4 on DCM.
Relative to control rats, diabetic rats, as well as Spr-/- mice,

myocardial cells and mitochondria in DCM and the underlying

had cardiac contractility, hypertrophic remodeling, andmechanism are unknown.
We tested whether BH4 deficiency is involved in DCM and if

mitochondrial dysfunction, which recovered with BH4

supplementation restores mitochondrial and heart function in

supplementation. BH4 directly bound to CaMKK2 and activatedlate-stage DCM. The transcription of three BH4 synthesis-

downstream pathways in cardiomyocytes.
BH4 is a novel therapeutic target for recovering the left

regulating genes was compared in cardiac tissues of patients withventricular contractility and structural remodeling in DCM via

low or normal ejection fractions (EFs).

direct binding and activation of CaMKK2 signaling pathways.

Forty-eight-week-old type 2 diabetic rats were divided into
BH4 treatment and control groups. BH4 levels and the functions523

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

セミナー報告38. Physiological role of AMPK alpha activity inhibitory protein in heart and mitochondria
Jin Han (Department of Physiology, College of Medicine, Inje University)(2019.3.27)
Background and Purpose: Cereblon (CRBN) is an

As results, the body weight, heart weight and heart/bodyinteracting protein with large-conductance calcium-activatedration were not significantly different between CRBN+/+ andpotassium channels. A mutation of CRBN causes a mild type

CRBN-/- mice. Echocardiography showed enhanced cardiacof mental retardation in humans. While, recent study suggested

contractility in CRBN-/- mice based on increased ejection

its novel function as AMPK inhibitor via direct interaction withfraction (%) and fractional shortening (%). In their

AMPK a1 subunit. Disruption of CRBN gene enhanced hepatic

mitochondria, basal ATP contents and substrate/ADP

AMPK activity and prevents high-fat diet induced obesity andstimulated ATP production rate were significantly higher ininsulin resistance in mice. The aim of study is to figure out the

CRBN-/- mice than CRBN+/+. In addition, basal H2O2 level

effect of CRBN KO in heart and its mitochondrial function.

and rotenone induced ROS production rates were significantly

Method and Results: Eight weeks of Control (CRBN+/+) andlower in CRBN-/- mice than CRBN+/+. CRBN KO mice

CRBN KO (CRBN-/-) models were examined their body

showed higher single cell contractility with higher Ca2+

weight, heart rate and heart/body ratio. In vivo cardiac

transient amplitude in isolated left ventricular cardiac

functions of animals were assessed by echocardiography. To

myocytes.

evaluate mitochondrial function of those animals, cardiac
mitochondria of

CRBN+/+-/ -and CRBN

Conclusion: Our results suggested that CRBN is an
important mitochondrial functional regulator which link

were isolated thencytosol to mitochondrial energy metabolic signaling.

examined their ATP contents and ATP production rate, ROS

Keyword: Cereblon, cardiac contractility, mitochondrial

production rate, oxygen consumption rate (OCR) andenergy metabolism.

membrane potential (ΔΨm).

524

生理学研究所年報

第 40 巻（Dec,2019）

大学院特別講義

大学院特別講義1.

第 214 回（2018.4.18）
演者：システム脳科学研究領域

生体システム研究部門

南部

篤

教授

鍋倉淳一

教授

演題：大脳皮質―大脳基底核ループの機能と異常

2.

第 215 回（2018.5.9）
演者：基盤神経科学研究領域

生体恒常性発達研究部門

演題：神経回路の長期再編：ニューロン―グリア連関

3.

第 216 回（2018.6.13）
演者：生体機能調節研究領域

細胞生理研究部門

曽我部隆彰

准教授

柿木隆介

教授

演題：感覚受容の分子基盤と生理応答

4.

第 217 回（2018.7.25）
演者：システム脳科学研究領域

統合生理研究部門

演題：ヒトの顔認知機構の解明

5.

第 218 回（2018.8.8）
演者：分子細胞生理研究領域

神経機能素子研究部門

立山充博

准教授

演題：G タンパク質共役型受容体シグナリングの FRET 解析
6.

第 219 回（2018.10.31）
演者：生体機能調節研究領域

細胞構造研究部門

古瀬幹夫

教授

演題：上皮における傍細胞輸送の制御

7.

第 220 回（2018.11.14）
演者：生体機能調節研究領域

心循環シグナル研究部門

西田基宏

教授

演題：心臓の可塑性と機能リモデリング8.

第 221 回（2018.12.5）
演者：分子細胞生理研究領域

生体膜研究部門

深田正紀

教授

演題：パルミトイル化サイクルによるシナプス機能制御

9.

第 222 回（2019.1.9）
演者：行動・代謝分子解析センター

ウィルスベクター開発室

小林憲太

演題：脳機能解析のための遺伝子操作技術

10. 第 223 回（2019.2.6）
演者：システム脳科学研究領域

心理生理学研究部門

演題：超高磁場 MRI を用いた脳構造・機能の解析

527

福永雅喜

准教授

准教授

生理学研究所年報
発
行
編 集 者
発 行 者

2019 年 12 月 25 日
深 田 正 紀自然科学研究機構生理〒444-8585

編集協力

第４０巻

学

研

究

所

岡崎市明大寺町字西郷中 38
電話〈0564〉55-7700
FAX〈0564〉52-7913
URL:https://www.nips.ac.jp/

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