名古屋大学環境医学研究所

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脳機能分野(薬物動態解析学

教員紹介

教授
SAWADA, Makoto
助教
ONO, Kenji
助教
SUZUKI, Hiromi
メンバー

研究内容

(1) 脳移行生技術について
  1. マイクログリアの脳親和性侵入と脳標的化ドラッグデリバリへの応用
    脳は血液脳関門が存在するため、末梢からの物質や細胞の浸潤がほとんどなく、薬物や遺伝子導入が困難です。実際に正常脳ではT細胞やマクロファージなどの免疫細胞の浸潤はほとんどみられません。一方,グルコースやアミノ酸などはトランスポーター分子を介して選択的に取り込まれますが、このとき血液脳関門は崩壊しません。私たちは特殊な細胞が血液脳関門を崩壊させずに選択的に脳に侵入できることを見いだしました。これらの細胞が脳に移行する場合は血液脳関門の崩壊を伴わないことや、共焦点顕微鏡や電子顕微鏡などの観察からおそらくtrans-endothelial cell migration = トランスサイトーシス(transcytosis)によって侵入していると考えています。私たちは本来脳に存在するマイクログリア細胞を調製して蛍光標識を施した後、マウス個体に血管内投与したところ、マイクログリアは末梢臓器にはほとんど移行せず、脳に特異的に集積することがわかりました。このような性質を利用して精製マイクログリアに外来遺伝子を導入し、これを末梢血管投与して脳に目的遺伝子を発現させることに成功しました。したがって、疾患遺伝子を補償するように遺伝子操作を加えたり、あらかじめ薬物を取り込ませたマイクログリアを血管内に注入することによって、脳をターゲットした遺伝子治療やドラッグデリバリーシステムとして利用できると考え研究を行っています。
  2. 脳標的化分子の単離
    私たちはマイクログリアが脳内侵入する様式を模倣することができる分子を単離することに成功し、特許を取得しました。この分子と薬物、タンパク、遺伝子、人工担体などを結合して脳を標的化した薬物送達を目指した開発を行っています。このシステムを用いると血液脳関門を崩壊させることなくしかも他の技術に比べ脳選択制が高いほか、高移行率な脳への薬物導入が期待できるため、製薬企業と連携して脳疾患の新規な治療法として実用化をめざした開発を行っています。
  3. 組織移行性細胞の生物学的意義の解明
    私たちは骨髄細胞の中に微量ではあるものの、マイクログリアと同様に脳選択的に移行する細胞が存在することを明らかにしました。これらの細胞は、正常マウス脳内において未分化な性質を維持していますが、脳内で生じる傷害や炎症に応答して分化・集積する性質を有しています。これらの細胞が脳の疾患に対してどのような応答や役割を示すのか検討を行っています。また、脳だけではなく特定末梢組織に対しても選択的移行性を示す細胞が存在することも明らかにしており、これらの細胞の活性化を制御することでさまざまな疾患における細胞間相互作用について検討し、将来的な治療応用を目指しています。
(2) マイクログリア
  1. マイクログリアの毒性転換と神経疾患
    パーキンソン病やアルツハイマー病などの神経変性を伴う疾患、脳腫瘍やてんかん、統合失調症に至るほとんどすべての脳疾患においてマイクログリアの活性化がおこることが知られています。さらに、疾患に限らず脳に器質性および機能性の障害が生じたときにマイクログリアは活性化され様々な生体応答を招きます。このとき、マイクログリアの活性化には2相性があり,脳内細胞を保護するような活性化とダメージを受けた細胞を積極的に排除するような活性化の両方の反応が起こります。私たちは精密に単離したマイクログリアや株化マイクログリアを使って分析したり遺伝子改変することによってマイクログリアの活性化には2段階のステップがあるのではないかと考えています。つまり、もともと神経保護的に作用するマイクログリアが、何らかの作用を受けて毒性転換toxic changeすると考えています。最近、このような変化をPETリガンドによってin vivoでイメージングできる可能性を示すことができました。
  2. マイクログリアによる高次脳機能の調節とサブタイプ
    最近になってマイクログリアが記憶や学習、精神機能の発現など、脳の高次機能に深く関わっている可能性が多数示されるようになってきました。私たちは脳スライスやin vivo細胞導入したり遺伝子改変したマウス個体を用いて記憶や学習行動に対するマイクログリアの導入効果について調べています。また、最近ではうつ病などの機能性疾患モデル動物にマイクログリアを導入してその病態に対する作用や治療効果について検討しています。
(3)機能計測技術
  1. 小動物用MRIによる遺伝子発現の生体内観察  鉄貯蔵タンパク質フェリチンがMRIのT2強調画像において陰性造影効果を示すことに着目し、フェリチンをレポーターとして特定プロモーター制御下で細胞に発現させることで、生体における細胞の動態を遺伝子発現に基づいて可視化する手法を開発しました。
  2. 広帯域近赤外光源による生体イメージング  工学研究科との共同研究で新規な広帯域蛍光体を用いて生体透過性の近赤外光をつかって生体機能の画像化法を開発しています。光のいろいろな性質を利用する事によって生体成分の分析や病態の観察,疾患による生化学的変化の分析などが可能となります。
  3. 質量分析イメージングによる物質の分布と機能の可視化  in situ 質量分析の前処理としてホットメルト樹脂フィルムを媒体とした顕微レーザーマイクロディセクションにより調製する手法を開発し、組織切片上の難容性分子や15kDまでのペプチド、核酸の分析もできるようになりました。この手法により疾患の新たなバイオマーカーの同定や細胞レベルの薬物動態との機能相関の網羅解析が可能となると考えています。
(4)今作っている装置

研究業績

発表論文
  1. Hirata Y, Yamada C, Ito Y, Yamamoto S, Nagase H, Oh-Hashi K, Kiuchi K, Suzuki H, Sawada M, Furuta K. Novel oxindole derivatives prevent oxidative stress-induced cell death in mouse hippocampal HT22  cells. Neuropharmacology 135: 242-252, 2018.
  2. Wu Q, Ono K, Suzuki H, Eguchi M, Yamaguchi S, Sawada M. Visualization of Arc promoter-driven neuronal activity by magnetic resonance imaging. Neurosci Lett 666: 92-97, 2018.
  3. Lin H, Muramatsu R, Maedera N, Tsunematsu H, Hamaguchi M, Koyama Y, Kuroda M, Ono K, Sawada M, Yamashita T. Extracellular lactate dehydrogenase a release from damaged neurons drives central nervous system angiogenesis. EBioMedicine 27:71-85, 2018.
  4. Oya M, Suzuki H, Anas ARJ, Oishi K, Ono K, Yamaguchi S, Eguchi M, Sawada M. LC-MS/MS imaging with thermal film-based laser microdissection. Anal Bioanal Chem 410(2): 491-499, 2018.
  5. Ono K, Suzuki H, Yamamoto R, Sahashi H, Takido Y, Sawada M. Optogenetic control of cell differentiation in channelrhodopsin-2-expressing OS3, a bipotential glial progenitor cell line. Neurochem Int 104: 49-63, 2017.
  6. Kawahara K, Hirata H, Ohbuchi K, Nishi K, Maeda A, Kuniyasu A, Yamada D, Maeda T, Tsuji A, Sawada M, Nakayama H. The novel monoclonal antibody 9F5 reveals expression of a fragment of GPNMB/osteoactivin processed by furin-like protease(s) in a subpopulation of microglia in neonatal rat brain. Glia 64(11):1938-1961, 2016.
  7. Matsumoto T, Takahashi N, Kojima T, Yoshioka Y, Ishikawa J, Furukawa K, Ono K, Sawada M, Ishiguro N, Yamamoto A. Soluble Siglec-9 suppresses arthritis in a collagen-induced arthritis mouse model and inhibits M1 activation of RAW264.7 macrophages. Arthritis Res Ther 18(1): 133, 2016.
  8. Biju V, Hamada M, Ono K, Sugino S, Ohnishi T, Shibu ES, Yamamura S, Sawada M, Nakanishi S, Shigeri Y, Wakida SI. Nanoparticles speckled by ready-to-conjugate lanthanide complexes for multimodal imaging. Nanoscale 7(36): 14829-14837, 2015.
  9. Mizoguchi H, Katahira K, Inutsuka A, Fukumoto K, Nakamura A, Wang T, Nagai T, Sato J, Sawada M, Ohira H, Yamanaka A, Yamada K. Insular neural system controls decision-making in healthy and methamphetamine-treated rats. Proc Natl Acad Sci USA 112(29): E3930-3939, 2015.
  10. Sumida M, Hane M, Yabe U, Shimoda Y, Pearce OM, Kiso M, Miyagi T, Sawada M, Varki A, Kitajima K, Sato C. Rapid trimming of cell surface polySia by exovesicular sialidase triggers release of preexisting surface neurotrophin. J Biol Chem 290(21):13202-13214, 2015.
著書・総説
  1. 澤田 誠, 鈴木弘美. 脳内マクロファージとミクログリア. 脳卒中病態学のススメ (南山堂) pp81-87, 2018.
  2. 澤田 誠. 最強の記憶術. 洋泉社MOOK, p10-38, 2017.
  3. 澤田 誠. あっ!名前だけが出てこない!!. 一個人(6月号), 169; 38-39, 2016.