青山学院大学 理工学部

DEPARTMENT研究室紹介

脳科学研究室

指導教員 平田普三 教授
鹿島 誠 助教
テーマ 1.運動遺伝学
2.動物の環境適応
3.老化
4.成体幹細胞生物学

研究内容

運動神経のいい人を見て、うらやましく思ったことがあるでしょう。運動能力のよしあしを決めるのは家系(=遺伝子)でしょうか、トレーニング(=環境)でしょうか。私たちは経験則から、スポーツマン家系には身体能力の高い人が多く、また誰でもトレーニング次第で運動が上達することを知っています。つまり遺伝子と環境の両方が運動能力に寄与するようです。では、運動能力を規定する遺伝的要因(遺伝子)と環境要因(トレーニングによる変化)の実体は何でしょうか。私たちはゼブラフィッシュという熱帯魚を使い、脳神経系と筋から成る運動システムの形成と発達、加齢による変化の分子メカニズムを研究しています。また、高い再生能力を持つプラナリアという動物を用いて、成体内で全能性幹細胞の維持・制御を実現する分子基盤に関する研究も行っています。

運動遺伝学

運動システムの形成や発達に必要な遺伝子を特定し、その機能とそれが破綻した時に運動に現れる異常を解明しています。ゲノム編集技術CRISPR/Cas9を駆使した魚の基礎研究から、これまでに脊髄性筋萎縮症、筋無力症、乳児てんかんなど、運動障害を伴うヒトの難病の原因遺伝子を新規に同定してきました。難病の治療や創薬を視野に、さまざまな運動障害の発症機序解明も進めていきます。

動物の環境適応

環境の変化は脳にどのような作用をもたらすのでしょうか。グリシンというアミノ酸を用いた神経細胞間の情報伝達(グリシン作動性シナプス伝達)は運動制御に重要な役割を果たします。私たちは動物が環境の変化に応じてグリシン作動性シナプスを短時間で変化させる(可塑性がある)ことを見出し、その動作原理の解析から、動物が環境に適応して行動を変化させる分子メカニズムを解明しました。また、GABAというアミノ酸を情報伝達に使うGABA作動性シナプスにも注目し、動物の行動における抑制性の神経伝達の統合理解を目指しています。

老化

日本は2013年に65歳以上の高齢者が総人口の25%を超える超高齢化社会に突入し、2050年代には38%に達すると推定されています。加齢にともなうヒトの運動機能低下は、ロコモやフレイルともよばれますが、実際に運動システムで何が起きているのか、なぜ老化が起こるのかは未だに謎に包まれています。私たちはゼブラフィッシュで老化モデルを作り、加齢にともなう運動機能低下の分子メカニズムを解明して、その対策を提唱することで、日本の抱える超高齢化問題に挑戦します。また、高齢者が増加する中で持続可能な社会を創造する学問「ジェロントロジー」を推し進めています。

成体幹細胞生物学

人間は手足を失うとそれを再生することはできませんが、河川に生息するプラナリアという生物は頭部を失っても残りの体断片から脳を含む完全な個体を再生することができます。この驚異的な再生能力は、全身に分布する成体全能性幹細胞によるものです。私たちは、「なぜ、プラナリアは全能性幹細胞を体内で維持することができるのか?」という疑問に取り組み、「プラナリアのように全能性幹細胞を制御する」方法論の開発を目指しています。

参考文献

研究者情報

教授:平田普三
学位 博士(理学)
所属学会 日本神経科学学会、日本生化学会、日本発生生物学会、日本分子生物学会、Society for Neuroscience、International Zebrafish Society
研究分野 脳科学、遺伝学、発生、疾患、老化
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助教:鹿島 誠
学位 博士(理学)
所属学会 日本発生生物学会、日本分子生物学会、NGS現場の会、日本植物生理学会
研究分野 発生生物学、幹細胞学、バイオインフォマッティクス
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