脳神経機能再生学 (松田研究室)
- 准教授
- 松田 泰斗
研究・教育の概要
失われた脳神経機能の再生は、非常に困難なことですが、私たち科学者が挑戦すべき重要な課題です。当研究室では、本来神経細胞を作り出さない脳内の免疫担当細胞であるミクログリアに、たった1つの転写因子を強制発現させることで、神経細胞への直接分化転換（ダイレクトリプログラミング）を誘導することに成功しました（図1）。さらに、老化した細胞を若返らせるためのリプログラミング技術の開発にも挑戦しています。私たちは、こうした独自の細胞リプログラミング技術を駆使して、未だ治療法のない様々な神経疾患に対する新たな治療法を提示します。また、ただ単に再生を誘導するだけでなく、バイオインフォマティクス解析を活用し、エピゲノムやトランスクリプトームレベルで脳神経機能の再生メカニズムを理解します。
当研究室では、丁寧な対話のもと、学生の興味に応じて研究テーマを設定し、これまで不可能と思われていた課題に挑戦するための手順と技術を身につけていただけます。これにより、国内外の大学、企業など多方面で必要とされる人材へと成長できます。
主な研究テーマ
ヒト体細胞から神経細胞へのリプログラミング誘導
マウスと比較してヒト体細胞の方が分化転換効率は低いです。これは、ヒト体細胞には分化転換を拒むヒト特異的バリア機構が存在することを示唆していますが、その分子基盤は明らかにされていません。私たちは、エピゲノムやトランスクリプトーム解析、CRISPR-Cas9スクリーニングからバリア形成因子を同定し、バリア機構を明らかにします。また、遺伝子発現操作により、バリア機構を破壊することで、ヒト体細胞(特にヒトミクログリア)から神経細胞への分化転換効率の上昇を目指します。本研究により、神経細胞に限らず、他の体細胞への分化転換効率上昇も期待できるため、細胞リプログラミング技術を駆使した治療法の開発に広く貢献します。
神経疾患治療への応用
私たちは、脳梗塞モデルマウスを用いて、脳障害部に集積するマウスミクログリアを、脳内のその場所で神経細胞へと分化転換させることで、脳梗塞後の神経機能障害を回復させることに成功しました。今後は、ヒト脳オルガノイド、ミクログリアヒト化マウスなどを使用して、ヒトミクログリアから神経細胞へのin vivo分化転換技術を確立することで神経疾患治療へと応用します（図2）。本技術は、脳梗塞だけでなく、アルツハイマー病や脊髄損傷など、神経細胞の補給を必要とする全ての疾患への適応が期待できます。
新しい細胞リプログラミング技術の開発と応用
細胞の分化転換が可能であるならば、老化した細胞の若返りリプログラミングも可能と考えられます。私たちは、若返り因子の発現操作により、細胞若返りを誘導することで老化関連疾患の克服を目指します。また、細胞リプログラミング技術を駆使して、記憶の形成・忘却のメカニズム解明や記憶の再生にも挑戦します。
私たちの研究は、シングルセル解析(scRNA-seq + scATAC-seq)、RNA-seq解析、ChIP-seq解析、ATAC-seq解析などに必要なライブラリ調製技術、バイオインフォマティクス解析技術が基盤となっています。当研究室ではこれら技術の習得も可能です（図3）。
