第34回 Wako 研讨会　神经科学：从基础到临床

群马大学大学院 医学系研究科 功能形态学领域 岩崎 广英

第34回Wako研讨会《神经科学：从基础到临床》于2018年11月14日在东京秋叶原的秋叶原会议厅举行。在开始之前，策划了本研讨会的顺天堂大学的内山安男老师就研讨会的主旨进行了演讲。内山老师提到，近年，基础医学的研究人员积极参与免疫治疗和癌症等领域的研究，并强调了在神经科学中这样的基础研究和临床的结合也会越来越重要。实际上，这次参与演讲的各位老师都提到了基础研究与临床相结合的话题。

第一位进行演讲的顺天堂大学的谷田以诚老师的演讲题目是《在大脑神经细胞中观察自噬现象》。首先，在介绍了自噬和溶酶体降解系统之后，将重点转向了其和神经退行性的关联，讲述了与自噬体的形成相关的Atg7和Atg9的大脑神经特异性敲除小鼠中观察到星形胶质细胞的增加、浦肯野细胞脱落、蛋白阳性聚集体增加，并且显示出神经突起生长异常。另外，关于溶酶体功能与神经退行性疾病的关系，谷田老师表示说溶酶体中主要蛋白分解酶的组织蛋白酶D敲除小鼠、蛋白酶B和L双敲除小鼠，在大脑中观察到蜡状脂褐素颗粒的积累。此外，谷田老师新制作的PK（pHluorin-mKate2 tandemfluorescent protein）-LC可以将过去无法观察的大脑和肾脏中的自噬可视化。最后，结合自噬的可视化，还介绍了一种可以用光学显微镜和电子显微镜观察同一个样本的新手法，也就是“光电子相关显微镜法（CLEM））”。谷田老师命名为CLEM-Red的荧光蛋白是用锇酸固定并进行猝灭，然后通过TUK solution处理恢复荧光，即使电子显微镜用试剂处理的样本，荧光也会残留。近期富士胶片和光纯药株式会社将会发售CLEM-Red和TUK solution，发售后希望各位可以尝试使用一下。CLEM-Red是红色的荧光蛋白，今后也会开发拥有同样性质的绿色荧光蛋白。

第二位进行演讲的东京大学的冈部繁男老师的演讲题目是《通过形态观察探索功能和病理-目标新的神经突触形态学》，讲述了关于出生后早期发现的神经突触形成、移除过程和突触稳定的机制，以及兴奋性突触形成场所脊髓的形态分析。人的大脑在2岁时会迅速发育，在此期间树突上的棘数会增加。踏入青春期之后就会慢慢地减少，成年后突触的数量就会稳定下来。所以冈部老师认为突触的变化与自闭症、精神分裂症、阿尔茨海默病等各种神经精神疾病以及发育障碍的发病时期密切相关（Penzes et al., 2011）。维持神经突触的稳定被认为对长期记忆的维持十分重要，但另一方面突触也需要有可塑性以应对外界的变化。冈部老师这次特别就最近被确定为突触的不稳定因素BMP4为中心进行了演讲。用EGFP标记的BMP4在海马神经细胞中表达后，EGFP-BMP4通过快速轴突运输，神经活动增加，运输就会停止，轴突中释放出来的BMP4在前突触附近停留，结果显示细胞膜上的BMP4簇会使突触不稳定。另外，使用双光子显微镜进行in vivo成像时，可以使用活体动物观察树突棘随时间的动态变化，但是分析3类自闭症模型小鼠出生后早期的树突棘动态后发现，3个种类树突棘的形成和移除都十分地亢进。这样的树突棘动态的亢进状态会抑制稳定的神经回路的形成，冈部老师认为这可能是引起自闭症的病理原因。最后，冈部老师阐述了使用超高分辨率显微镜观察小鼠海马分散体中树突棘形态的分析。通过用超高分辨率显微镜中的一种结构照明法（SIM）拍摄的树突棘的画像对主成分分析或机械学习对其形态进行分类，讲述了树突棘形态和可塑性变化的关系。

第三位进行演讲的山梨大学的大塚稔久老师的演讲题目是《神经突触活动区：从分子结构到对大脑病理的理解》。活动区是突触前方高电子密度的部位，大塚老师认为这与突触囊泡的开口释放相关。大塚老师将局部存在于大鼠大脑活动区的分子分为CAST和ELKS。并且，还阐述了位于神经末梢的SAD激酶直接磷酸化CAST，这种磷酸化的on/off对突触的短期可塑性起控制作用。另外，CAST/ELKS通过调节存在于视网膜突触以及脑干Calyx of Held突触中的钙通道，阐明了CAST/ELKS可以控制突触囊泡。关于与病理学的相关性，发现ELKS是自闭症患者基因组中的罕见突变，CAST的敲除小鼠中发现母体小鼠的养育行为异常，被认为与母鼠的忽视行为有关。

研讨会上半部分的3个演讲都主要以分子和细胞水平为主体进行了演讲，但是下半部分的3个演讲主要以个体和行为水平为主体进行了论述。首先，京都大学的伊佐正老师的以《大脑的运动促进机能恢复》为题目，讲述了猕猴由于脊髓损伤，手指不能准确握爪，难以抓取食物的功能恢复。众所周知，手指的纤细运动是由皮质脊髓束来控制的，当该路径产生障碍时，通过脑干的间接途径和通过脊髓固有神经元的间接途径等会代替该路径工作来进行功能恢复。实际上，伊佐老师还向我们展示了脊髓损伤几周后，猴子慢慢恢复抓取食物的行为的视频，让人留下了深刻的印象。并且伊佐老师还展示了一种比起传统的外科手术更精确地执行脊髓损伤的分子生物学手法。具体地说就是开发了一种使用逆行病毒载体和顺行病毒载体只切断双重感染细胞中通路的系统。用这个系统特异性切断脊髓固有神经元后的结果是，骨髓固有神经元被抑制，手指的纤细运动不会得到恢复，但是一旦治愈了的话，抑制脊髓固有神经元也没有任何效果。另外，从PET的脑功能分析中可以明确地看出，脊髓损伤后的大脑皮层运动区和运动前区被活化以及作为赋予动机的中枢的伏隔核的边缘系统也被活性化了。令人感兴趣的是，伊佐老师还向我们展示了即使是恢复了握爪功能的猴子，如果向猴子的伏隔核注入muscimol使其功能恶化就会再次使手指产生麻痹，无法进行正确的握爪运动的视频。由于脊髓损伤造成的机能丧失会完全由别的大脑部分进行补偿，这一现象十分有趣，但是对于脑梗塞和脑出血等进行康复治疗的患者们来说，阐明这种机能恢复的机制是一个很实际的问题，希望它可以尽早应用于临床。

接下来顺天堂大学的服部信孝老师的演讲题目是《帕金森病的发病机制：从遗传性帕金森病中得到启发》。服部老师首先简单概述了一下帕金森病的研究历史后，介绍了帕金森病新的研究成果和治疗法。还特别说到了帕金森病与氧化应激之间的关系。至今被认为帕金森病致病原因的基因中，parkin和pink1与劣质线粒体的去除（mitophagy）有关。与此相关的还介绍了咖啡因可以有效去除氧化应激，是降低帕金森病风险的因子。此外，虽然服部老师是临床医学研究室的，但是也有开展使用果蝇的研究。例如，敲除了Park14的果蝇中观察到磷脂代谢的异常。服部老师的演讲生动有趣，简单易懂，听者们兴趣浓厚。他演讲中引用的“上医医国，中医医人，下医医病。”（陈延之《小品方》）的这句话让人印象深刻。2007年出生的孩子推测其中50%能够活到107岁。如果不断向长寿化方向发展的话，帕金森的患病率也可能会不断增大。阐明帕金森病的机制，基于发病机制确立治疗法就是“医国”，也能感觉到服部老师有此强烈的意识。

最后东京大学的笠井清登老师的演讲题目是《精神疾病的逆向翻译研究》，演讲的主要内容是精神分裂症的疾病相关神经回路的鉴定。首先，在简单说明了精神分裂症后，阐述了在精神分裂症患者中观察到大脑上颞回的灰质体积减少以及源自该部位的听觉失匹配负波（mismatch negativity, MMN）的渐进性振幅衰减。另外，还介绍了谷氨酸受体中的一种NMDA受体参与了MMN的发生，以及血清谷氨酸浓度和精神分裂之间的关系。此外，还表示在精神分裂症患者的大脑中，参与GABA神经传递系统的auditory steady state gamma-band oscillatory responses（40Hz ASSR）中发现了异常。并且， MRI大规模Meta分析的结果显示，精神病分裂症患者中左侧苍白球增大。笠井老师还强调了由于这些特征在人以外动物中也可以检测评估，因此建立了不同物种之间也可以进行翻译（= Translatable）的指标，为客观评估以及诊断精神神经疾病起到了一定的作用。最后笠井老师还介绍了精神疾病和基因变异之间的关联的22q11.2缺失综合征。22q11.2缺失综合征是微缺失22号染色体引起的遗传性疾病。在儿童早期会与法洛四联症为首的心脏病合并，青春期以后如精神分裂症等的精神病就会进入高发期。

本次研讨会上，活跃在各研究领域第一线的老师们分别进行了50分钟左右的演讲，让我们充分地了解并学习了各个领域的历史发展和背景。衷心感谢筹办了这次研讨会的内山先生，以及演讲的各为老师，以及开办这次研讨会的运营商富士胶片和光纯药株式会社。