1st March 2024
最終講義

Fluctuat nec Mergitur
1982~2024

Hiroshi Kiyama

42年間を振り返ってみて(1982~2024)

研究の根底に一つの通奏があったか？
自分自身にイノベーションはあったか？

Fluctuat nec mergitur

Back in 1982

全ての始まりはここから大阪大学 医学部（中之島）

1980年代前半

消える系の解析(40年前）
神経ペプチド脳内個体発生研究
NTV: Ventral Tegmental Nucleus of Gudden
CCK-8

Kiyama et al, Neuroscience 1983

E19P0P6P6Adult

消える系の線維連絡
生後3日の視床下部乳頭体のNeurotensin
線維片側fornix切断後3日術側のNeurotensin線維束が消失する

Kiyama et al, Brain Res, 1986

消える系 その２（神経ペプチド受容体の一過性に発現する部位の発見）

Neurotensin receptor mRNA expression[3H] Neurotensin binding sites
5d0d0d15d7d7d14d50d21d
Kiyama et al, Brain Res. 1987

21dSato M, Kiyama H, Tohyama M, Neuroscience 1992

ISH法の確立のための試行錯誤

Emulsion Autoradiography (銀粒子 暗視野照明)

T. Maniatis:
Molecular cloning
A laboratory manual
Cold Spring Harbor Laboratory, 1982

三叉神経節のプレプロタキキニン(SP)のmRNA発現

The Babraham Institute, Cambridge, UK 1988-1990 30歳

合成酵素標識プローブを用いたISH法

Kiyama et al, Neurosci Res 1990 (Review)

1990

RI標識プローブとnon-RI標識プローブを用いたmRNAの二重染色ISHの花形時代の到来

阪大第２解剖はISHのメッカ

編集：遠山正彌、塩坂貞夫、木山博資「蛋白質・核酸分子の in situ
同定法」 羊土社 １９９４

監修：遠山正彌 編集：塩坂貞夫、木山博資
分子組織化学（改訂版）」「神経科学研究の先端技術プロトコール
厚生社インフォメーションサービス １９９４
1軸索再生の分子メカニズムの全貌解明にいどむ
PNS(motor neurons)

Nerve injury

Surviving

Dying
Q: What sort of environments and mechanisms
affect the fate determination ?

Phenomena mining： Rat V.S. Mouse; C57/B6 V.S. ICR; neonate V.S. adu

舌下神経損傷モデルを用いた軸索再生機序全貌の解明へ 1990〜
ー末梢神経系損傷モデル：再生するからこそメカニズムがわかるー

外側枝起始

茎突舌筋/舌骨舌筋オトガイ舌筋内側枝起始

オトガイ舌骨筋

私のサイフ鵜川先生・熊本先生（遠門会愛知県支部）

からのプレゼント舌下神経損傷モデルを用いた神経損傷関連分子の探索
Hypoglossal nucleus

injurycontrol mRNA/protein
Proteomic analysis

Injured mRNA/protein
Transcriptomic analysis
cDNA library fromNerve injured nuclei

EST cloning
MS analysis

DNA microarray

Differential display

Molecular mechanisms underlying neuronaldegeneration and regeneration

DD-PCR法のよる分子探索で得られた遺伝子群（その１）
EAAC1(EAAT3) mRNA

Kiryu S, et al, J Neuroscience (1995)

Cyclin G mRNA

Morita N, et al, J Neuroscience (1996)

1997年2月 旭川へ 旭川医科大学 解剖学第一 教授就任

38歳

遺伝子導入時代の幕開け

Transfer genes specifically into motor neurons
AxCANCrepSCGNLS

loxP loxP
AxCALNLLacZ CA

近影@Braunschweig
Injection at nerve injured site
https://www.tubraunschweig.de/zoology/forschung/cellularmolecularneurobiology/person
en/kazuhiko-namikawa-1
2024/3/18

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Injection into tongue

Namikawa et al, J Neurosci, 2000

neocreLacZ

G polyA

G polyAMEK/ERK ではなくAktシグナルが運動ニューロンをレスキューできる

Namikawa et al, J Neurosci, 2000

Osaka City University Graduate School of Medicine

DD-PCR法による分子探索で得られた遺伝子群（その3）
Identification of Damage Induced Neuronal Endopeptidase(DINE/ECEL1) by using differential display
DD-PCRC O

in situ Display

Gene & Moleculestructure
18 exons, 1.9 ~ 7.8 kb transcripts (major 2.9)775 amino acids with single TM domain

DINECZn

Kiryu-Seo et al, PNAS 2000NDamage Induced Neuronal Endopeptidase (DINE) / ECEL1
神経障害で神経細胞特異的に発現するMotor nerve
injuryOptic nerve injury (Flat-mount)

Ischemicdamagetraumaticinjury
Ischemic injury (MCAO)
Sensory nerve
Injury (DRG)

Optic nerve
injuryDINEのメタロプロテアーゼとしての活性がNMJ形成には不可欠である

DINEの酵素活性部位に変異を入れたTgとの交配ではレスキューできない。
Matsumoto S, et al, J Neurosci, 2016

DINEノックアウトマウスでは、運動神経の筋内分岐に異常が見られる。
（神経原性の先天性関節拘縮症の原因遺伝子）
運動神経のみが蛍光で染まるマウス

WTKONagata et al, J Neurosci 2010, Acta Neuropathol 2016, Acta Neuropathol Commun 2017

ヒト先天性関節拘縮症で見られる遺伝子変異ノックイン
G607S

C760R

DINEは軸索で機能する

Molecules involved in the nerve repair process
neuron-autonomous mechanisms

Expression of Radical Scavengers(SOD, GPx, Catalase)

Remodeling of Microtubule, Neurofilamentand actin filament(SCG10, CRMP-2, Cofilin, Profilin,GAP43, Rho,TC10, Rac)

Suppression of Glutamate toxicity（EAAT3, GLAST,GS)

細胞毒性の低下

Neuron injury

Neuronprotection

Axonregeneration

Redox regulation(TRX, TRX-Red, GSH-Red)

栄養因子シグナルの活性化

Expression of receptors for trophic factors andcytokines and intracellular signaling molecules
for survival and axon regeneration(TrkB, LIFR, GFRα1, PI3K, Akt, ERK)

Functional repair

Remodeling of membranecharacter by changing
lipid composition(SCD1, ABCA1, LDLR)
Expression of logistics
for axonal transport(Kinesin, Dynein)

軸索再生の活性化舌下神経核を用いた２次元電気泳動によるタンパク質検索
Annexin III implicated in the microglial response to motor nerve injuryKonishi H, Namikawa K, Kiyama H, Glia (2006)

ANX3(microglia)/p-AKT(injured neurons)

GPCR gene screening using nerve injured hypoglossal nuclei.
Hypoglossal nucleus
injurycontrol mRNA

injured mRNA

Real time PCR
Using 279 primer setsfor GPCR mRNAs

ISH screening

Film ISH

Emulsion ISH

Many of GPCRs are expressed by microglia.
CCR5, CX3CR1, GPR34, GRP84, GPR109,P2Y13,P2Y12,P2Y7,etc

Gamo et al, J Neurosci (2008)

舌下神経核を用いたGPCRスクリーニング
G-Protein-Coupled Receptor Screen Reveals a Role for Chemokine Receptor CCR5 in Suppressing
Microglial Neurotoxicity, Gamo K, Kiryu-Seo S, Konishi S, …, and Kiyama H, J Neuroscience (2008)

舌下神経核を用いたGPCR探索では多くのミクログリアで発現する分子が得られ、その後の神経再生におけるグリア神経細胞間インターラクションの研究にとって有用な研究となった。

Distal region of injured hypoglossal nerve 7 days after nerve injury(Schwann, macrophage, fibroblast and regenerating axons are at work)

軸索再生の最先端

Activated Microglia function in different manner
Microglial adhesion to axon

Microglial adhesion to neuron

損傷神経の生存と軸索再生には神経自律的・非自律的反応の両者が必要
Interaction with Microglia and Astrocytes in CNS

endoneurial
fibroblast

microglia
oligo

Nerve Injury

Schwann cell

astrocyte

macrophage

Interaction with Schwann cell, macrophageand fibroblast in periphery2011年3月大阪市大退任（引越し）大阪市大医学部阿倍野学舎12Fの教授室にて（引越し）2011年３月大阪市大退任(名誉教授)

2011年4月
名古屋大学 着任

2011年4月1日名古屋大学着任
最初の仕事

お花見（鶴舞公園）

2011年6月発足時のメンバー

Primary cultured microglia 3hr movie

Tokizane et al Glia 2017

After forming processes the tips of processes are protruding and retracting
Tokizane et al Glia 2017

Microglia adhering to nerve injured
motor neurons (FIB/SEM analysis)アストロサイトによるミクログリア残骸除去(CLEM法による)

Konishi et al, EMBO J, 2020

損傷修復のマスター遺伝子を求めてTranscription factors and miRNA for the expression of regeneration associated genes
cJun

STAT3(Kato, J Neurosci 2002)

Regeneration associated Genes
ATF3cJun(Nakagomi, J Neurosci 2003

Regeneration associated Genes
ATF3

STAT3cJun

Sp1(Kiryu-Seo JBC 2008)

Regeneration associated Genes
miR124

KLF6/7
KLF4

STAT3
CREB

ATF3
Sp1

Regeneration associated GenescJun(Kiryu-Seo, Front Mol
Neurosci (Review) 2011;
Nagata, Neurosci, 2014)

損傷ニューロンを検出・トレースできるマウスの作成
c-FosATF3ミトコンドリア標識発現量刺激

Kiryu-Seo et al, Sci. Rep 2016

時間

透明化技術を用いLight-Sheet 顕微鏡で観察した舌下神経核
茎突舌筋/舌骨舌筋←Med.

↑Rost.

→Lat.
オトガイ舌筋外側枝起始内側枝起始
オトガイ舌骨筋↓Caud.

FIB/SEM

By Tamada H

３D image of Mitophagy
マイトファジーの瞬間

ライソゾームTamada et al, 2017

ミトコンドリア
オートファゴゾーム

Axon Initial Segment (AIS) structure is disappeared, and this allows
massive mitochondrial influx into axon in response to nerve injury
Mitochondria are less in AIS
ControlAIS

Tamada et al, 2021

myelinMitochondria are freely entering into AIS
Axon injured

AISmyelin

軸索損傷によりAISはミクログリアに被われる

ミクログリア軸索損傷は細胞内の小胞体ネットワークシステムを変化させる
健常運動ニューロンの小胞体

軸索損傷運動ニューロンの小胞体

Elgendy M, et al. 2024

舌下神経核と外腹側に伸びる軸索

Kiryu-Seo et al,
EMBO J (2022)

Injury-induced Rpt3 CKO mice decrease the axonal mitochondria
Rpt3 CKO

Atf3:BAC

Kiryu-Seo et al,
EMBO J (2022)

一方、知覚神経節はAISのようなゲートがないので、常に大量のミトコンドリアが軸索に流入できる。
Kiryu-Seo et al,in preparation

Axon

ALSモデルマウスでは、ATF3が発現しているにも関わらず、AISが分解されず大量のミトコンドリアが軸索に流入できない。

3D image

View direction

mtGFPmtGFP

Impaired motoneurons in the spinal cord of ALS model mouse (SOD mutant)

CUBIC
withLightsheet(Kiryu-Seo EMBO J 2022)

研究の流れとキャリアパス
(1)in situハイブリダイゼイション (ISH) 法の開発と化学的神経回路網の解析（1982~1995年頃まで）（大阪大学：大学院、助手、留学、助教授）(2)神経温存修復機序の分子基盤の解析（1991年頃から現在まで）（大阪大学：助教授、旭川医大、大阪市大、名古屋大）(3)慢性ストレスや疲労による内分泌・免疫・神経系の破綻機構の解明 (2003年頃より現在まで)（大阪市大、名古屋大）

機能性身体症候群 (Functional Somatic Syndrome)
筋痛性脳脊髄炎（慢性疲労症候群）※こちらの画像は著作権の都合により削除いたしました

共通症状

 過度な疲労感
 慢性疼痛 睡眠障害線維筋痛症

神経障害性疼痛と慢性ストレス性疼痛では活性型ミクログリアの局在が異なる神経障害性疼痛

慢性ストレス（CSモデル）

慢性ストレス（RCSモデル）

 神経障害性疼痛ではミクログリアの活性化は後角に広く見られる。
 慢性ストレスモデル（CS, RCSモデル）では後角内側に限局して活性化が見られる。

Wakatsuki et al, J Neuroimmunol 2024

固有感覚誘導性慢性疼痛が共通のメカニズム (ME/RCS models)元・現教室員のみなさま、ご苦労をおかけしました。

メンタルバランスチョコレート GABA

研究以外の活動
 学会活動 人体解剖トレーニングセミナー
 卓越大学院大学（CIBoG）

学会等の役員としての活動
 日本神経化学会（理事長：H25〜27、理事：H17~20, 23~26, 29~R3）
 日本解剖学会 （常務理事：H29~30, R3~4、理事：H15～R４, 監事：H31~R2）
 日本神経科学会（理事：R１〜3）
 日本自律神経学会（理事：H21～現在）
 日本疲労学会 （理事：H29〜現在）
 篤志解剖全国連合会 （理事：H18~, R2~, 2期）

名古屋大学医学部第二解剖同門会 (17 Aug 2023)

星野洸 (第3代教授)、杉浦康夫 (第4代教授)、木山博資(第5代教授)

2023.8.14-19 第42回人体解剖トレーニングセミナー (第30〜42回実行委員長)
第1回〜42回までに、国立大学38校、公立大学22校、私立大学69校などから1043名が研修

情報・生命医科学コンボリューションonグローカルアライアンス (CIBoG)
情報学と生命医科学を修養し、世界のリーダーとして個別化予防を創造し、社会実装する研究者を育成

global
情報生命医科学

BioMedSci (τ) Informatics(t-τ) dτ = Π 卓越人材
local

ニュースレター “We are CIBoG”

https://cibog.med.nagoyau.ac.jp/uploads/We_are_CIBoG_001.pdf 2024/3/18

https://cibog.med.nagoyau.ac.jp/uploads/We_are_CIBoG_002.pdf 2024/3/18

https://cibog.med.nagoya-u.ac.jp/uploads/We_are_CIBoG_003.pdf 2024/3/18
https://cibog.med.nagoyau.ac.jp/uploads/We_are_CIBoG_004.pdf 2024/3/18

https://cibog.med.nagoyau.ac.jp/uploads/We_are_CIBoG_005.pdf 2024/3/18

https://cibog.med.nagoya-u.ac.jp/uploads/We_are_CIBoG_006.pdf 2024/3/18

“We are CIBoG” vol. 7 (2023) 5年間を振り返って

https://cibog.med.nagoyau.ac.jp/uploads/We_are_CIBoG_007.pdf
2024/3/30

42年間を振り返ってみて(1982~2024)

研究の根底に一つの通奏があったか？
自分自身にイノベーションはあったか？

Fluctuat nec mergitur

Fluctuat nec Mergitur

パリ市の紋章1853

🄫🄫Wikipedia

闇３部作の総題
輝ける闇、夏の闇、花終る闇(未完)1968, 1972, 1990

開高健「花終る闇」新潮社 1990

原田マハ「たゆたえども沈まず」 幻冬舎 2017

2017

研究の熾火(これからの研究者へ)

Scienceは執着と瞬発力
歳と共に研究以外の仕事に忙しくなってくると、どうしても瞬発力が零落し、執着の希薄化が襲ってくる。息の長い研究者になるにはこれらを意識し続けることが肝要。
瞬発力の零落、執着の希薄化：開高健

あわいの時代をとらえる

なにかパラダイムシフトが起こりそうな匂いはあるが、どうしたら良いかわからない瞬間。やがて急にその変化が顕在化し新たな世界が急速に展開する。
遺伝子組換え動物が生まれた時
iPS細胞が生まれた時
データ主導型研究?

あわいの時代：能楽師・安田登

FLUCTUAT nec MERGITUR

Finisgratias tibi ago