加藤パネル
創発PO・創発アドバイザー一覧
創発PO： 加藤 忠史（順天堂大学 大学院医学研究科精神・行動科学 主任教授）
【専門分野】 精神医学・神経科学
東京大学医学部卒業、滋賀医科大学にて博士号（医学）取得後、東京大学、理化学研究所脳神経科学研究センターを経て、2020年より順天堂大学医学部主任教授に就任。ブレインサイエンス振興財団塚原仲晃記念賞やBrain and Behavior Foundation Colvin Prize等、多数受賞。死後脳、細胞モデル、動物モデルなどの多角的な研究から、双極性障害の原因解明・治療法の開発を推進するなど、精神疾患の生物学的研究の第一人者。また、精神医学や神経科学分野の若手研究者育成にも尽力。
創発アドバイザー（五十音順）
- 池田 匡志
- 名古屋大学 大学院医学系研究科精神医学分野 教授
- 伊佐 正
- 京都大学 大学院医学研究科 神経生物学分野 教授
- 礒村 宜和
- 東京科学大学 大学院医歯学総合研究科 教授
- 岩本 和也
- 熊本大学 大学院生命科学研究部 教授
- 小野 賢二郎
- 金沢大学 医薬保健研究域医学系 教授
- 北澤 茂
- 大阪大学 大学院生命機能研究科 教授
- 黒田 公美
- 東京科学大学 生命理工学院 教授
- 小林 和人
- 福島県立医科大学 医学部附属生体情報伝達研究所 生体機能研究部門 教授
- 下郡 智美
- 理化学研究所 脳神経科学研究センター チームリーダー
- 田中 謙二
- 慶應義塾大学 医学部 先端医科学研究所 脳科学研究部門 教授
- 中冨 浩文
- 国際医療福祉大学 医学部 脳神経外科 教授
- 花川 隆
- 京都大学 大学院医学研究科 教授
- 花島 律子
- 鳥取大学 医学部 脳神経医科学講座 脳神経内科学分野 教授
- 深井 朋樹
- 沖縄科学技術大学院大学 神経情報・脳計算ユニット 教授
- 村松 里衣子
- 国立精神・神経医療研究センター 神経研究所 神経薬理研究部 部長
- 山末 英典
- 浜松医科大学 医学部 精神医学講座 教授
- 山中 宏二
- 名古屋大学 環境医学研究所 教授
- 吉村 由美子
- 自然科学研究機構 生理学研究所 基盤神経科学研究領域 教授
創発研究者一覧（加藤パネル）
2024年度採択
（加藤パネル）
受容体多重阻害による非侵襲的な細胞種特異的操作法の確立と応用
脳内には多種多様な細胞が存在しますが、非侵襲的かつ特異的に操作する手法は確立されていませんでした。本研究では、単一細胞遺伝子発現データから細胞内シグナルを予測するモデルを開発し、大量の受容体阻害パターンを解析し、特定細胞種を活性化する阻害パターンを同定する新手法を開発します。さらに、同定した阻害パターンを用いて、精神疾患に伴う認知機能障害、睡眠障害、摂食障害の治療を目指します。
（加藤パネル）
神経疾患による神経回路依存的ストレス感受性変容
臨床現場において、神経疾患の病態が心理的ストレスによって増悪する可能性が以前から指摘されています。しかしその因果関係や、生物学的な機序についての厳密な検証は進んでいません。本研究ではこの現象の背景に、神経疾患への罹患により特定の脳領域に生じる「ストレスに対する脆弱性」が存在すると考え、独自の動物モデルを用いてその機序を解明することで、脆弱性の是正を標的とした新たな治療法を提案することを目指します。
（加藤パネル）
タウオパチー進行におけるペリサイトの二面的な役割の究明
アルツハイマー病を含むタウオパチーでは、脳内でのタウの沈着に加え、血管異常も認めます。私は、血管を保護する細胞「ペリサイト」が、タウオパチーの早期には病態を抑制する一方、進行期には逆に病態を悪化させる事を見出しました。本研究では、ペリサイトの機能の転換点とその分子メカニズムの全容を明らかにし、病態の進行段階に応じた診断法の確立や、ペリサイト関連因子を標的とする新たな治療法の開発を目指します。
（加藤パネル）
格子表現による空間予測機構の解明
嗅内皮質に存在する格子細胞は、空間を格子状に表現することで自己の位置を認識します。格子表現は外部の環境情報や自身の頭の向きなどの情報が他の脳領域から送られることで形成されると考えられていますが、その神経回路機構は不明です。本研究では、将来の空間座標を符号化する予測的格子細胞に焦点をあて、後海馬台、嗅後部皮質からの神経活動を同時に記録することで、将来の空間情報を予測するメカニズムの解明を目指します。
（加藤パネル）
記憶スイッチ：運動と睡眠による嗅内皮質回路の切り替え機構を探る
本研究では、運動や睡眠時における記憶形成メカニズムの解明を目指します。世界に先駆けて明らかにした嗅内皮質の神経回路を基盤に、独自の遺伝子導入法を用いて『記憶回路の切り替え』という新しい視点から研究を進めます。特に、認知症や加齢で変化する抑制性局所回路に着目することで、認知症の病態解明や治療法開発、さらに記憶機能の改善に貢献する脳の仕組みの理解に繋がることが期待されます。
（加藤パネル）
他者の心を推して知る計算原理と神経実装の解明
私たちは他者を観察することで、その背後にある心の状態を推定することができますが、これを実現する脳の情報処理機構は不明です。本研究では、このような機能を人工的に構築することで、その計算原理に迫ります。霊長類動物を対象として、彼らの日常の社会行動と神経活動を同時に記録します。この実世界のデータをもとに、他者の心を推して知る人工神経ネットワークを構築することで、心を読み取る脳機能の解明を目指します。
（加藤パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
多様なドパミン予測誤差シグナルの並列処理機構
報酬系においてドパミン神経系が中心的役割を果たすことは良く知られていますが、ドパミン神経系機能の破綻は報酬系の異常に限らず、様々な精神症状を引き起こします。本研究では、報酬性ドパミン神経に加え、多種のドパミン神経亜集団に着目した研究を推進することにより、ドパミン神経系の多様な生理的役割を包括的に理解することで、ドパミン神経機能研究の新たな枠組みを創出することを目指します。
（加藤パネル）
革新的CRISPRスクリーニングを用いたミクログリア標的治療開発
脳内のミクログリアは、アルツハイマー病などの中枢神経の難治性病態に深く関与し、それを標的とした治療法に期待がかかっていますが、未だに成功していません。その理由は、ミクログリアの多面性（良い面・悪い面）にあります。本研究では、CRISPRスクリーニングを高度に応用することで、この多面性の精密制御機構を同定します。最終的にはミクログリアの制御機構カタログを創出し、革新的な治療シーズの確立を目指します。
（加藤パネル）
α-Synuclein分解を促進する環境形成に基づくPD治療薬の探索
パーキンソン病はアルツハイマー病に次いで患者数の多い神経変性疾患で、遺伝的・環境的要因が発症に関与していますが、その発症機構は未解明です。一方で、共通の特徴としてα-シヌクレインが脳内に蓄積することが知られています。本研究では、パーキンソン病でなぜα-シヌクレインが蓄積するのかを解明し、パーキンソン病の発症メカニズムを明らかにするとともに、新たな根治的治療薬の開発を目指します。
（加藤パネル）
異種間移植によるヒト神経細胞の生体内/機能的解析
脳神経系の研究では、詳細なメカニズムを知るには動物モデルを用いた解析が不可欠ですが、そこから得られた知見がそのままヒトに当てはまるとは限りません。特に、自閉症スペクトラム症など複雑な脳内メカニズムを理解するには、ヒト神経細胞の特性を明らかにすることが重要です。本研究ではヒトES/iPS細胞由来神経細胞をマウス脳内に移植し、その機能やネットワーク形成を調べ、自閉症の病態メカニズムの解明を目指します。
（加藤パネル）
脳代謝予測による血糖調節メカニズムの理解と応用
本研究は、食べ物の記憶から糖分量を予測し代謝を亢進するときの脳内機序を解明します。マウス研究で重要な神経流回路を特定し、肥満による変化を解析します。また、バーチャルリアリティー（VR）技術でヒトの予測神経を変化させ、食後血糖を制御できるか検証します。この研究はVRを活用して糖尿病、認知機能、うつ病など広範囲な医療分野に革新をもたらし、「予測生理学」という新たな学術領域を創出します。
（加藤パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
未知の環境に適応するマウスの脳のAI再現
ヒトや動物は、無限の環境・未知の環境に適応し、生き抜くことができます。一方、現在の人工知能 (AI) は、未知の課題に即座に対応できるでしょうか。本研究は、動物の環境適応力に注目し、動物の生体データを模した脳型AIを構築します。脳型AIの調整で、疾患時の動物の行動を再現し、脳状態を予測します。本研究は、脳とAIの融合分野の創発と深化に貢献します。また、脳型AIの社会応用に向けた基礎的指針を得ます。
（加藤パネル）
細胞外環境の恒常性に着目した神経活動制御基盤の創成
様々な精神・神経疾患において、脳の細胞外環境の異常が報告されています。しかし、技術的な問題によって、細胞外環境がどのような時空間的スケールで変化し、病態の進行に影響を与えているのかはわかっていません。本研究では、独自に開発してきた細胞外環境を観察可能な半導体技術を用いて、病態の進行に伴う細胞外環境の破綻様式を明らかにします。さらに、細胞外環境の恒常性に着目した病態予測システムを構築します。
（加藤パネル）
メダカを用いた顔認知に基づく社会性行動制御機構解析
私たちヒトは、相手の顔を視認し、その情報から想起された社会関係に基づいて行動を示しますが、その分子神経基盤については不明な点が多く残されています。しかし、これまで顔認知能力は霊長類に固有であると考えられており、使用可能な実験手法が限られていました。本研究では、同種他個体を顔情報を用いて識別し、相手との社会関係に応じた行動を示すメダカを用い、その分子神経基盤の解析を行うことで、この謎にせまります。
（加藤パネル）
クロザピンをてがかりとしたGPCR機能解明と創薬基盤創出
クロザピンは、抗精神病薬による効果に乏しい治療抵抗性統合失調症に対しても有効な治療薬です。クロザピンは多くの種類のGPCR（Gタンパク質共役受容体）に結合することが知られていますが、その作用メカニズムの詳細はあまりよくわかっていません。本研究では、このクロザピンの作用メカニズムを解明することで、精神神経疾患治療に有用なGPCRの機能解明と創薬基盤創出を目指します。
（加藤パネル）
死後脳の空間トランスクリプトミクスから始める精神医学の創造的破壊
統合失調症などの精神疾患では、特徴的で再現性ある病理学的所見が知られておらず、その病態は不明です。脳では多様な細胞が複雑精緻な構造を構成しますが、本研究は、その特徴をとらえられる空間トランスクリプトミクスを活用し、特定の仮説にとらわれることなく患者さんの脳でおこる変化をとらえるものです。さらにこの解析に基づき、動物モデルを作製し、患者さんの所見と比較することで、病態を深く解明することを目指します。
2023年度採択
（加藤パネル）
アミロイド凝集の生理活性と異常凝集の境界
パーキンソン病（PD）はアミロイド線維(AF)と呼ばれる蛋白質凝集が原因で起こります。これまでAFは「異常な」凝集とのみ捉えられ、その凝集の「意義」「上流」は検討されていませんでした。しかし、原始的生物ではAFは生体防御に活用されており、私はヒトにおいてもAFを作る生理的な意義があると考えています。私はその意義を解明し、PDが起こる根本的な原因を知るとともに、AFの持つ生理活性＝アミロイドワールドを解き明かします。
（加藤パネル）
AMPA受容体シナプス外膜プールに基づく認知予備能の理解
脳のニューロン間の情報伝達を担うシナプスは、幼年だけでなく大人でも可塑性と呼ばれる変化能を備えます。しかし、その生涯にわたる時空間変容の詳細は不明です。本研究では、シナプス可塑性を担うAMPA受容体シナプス外膜プールの脳内時空間定量マッピングを通じて、大人におけるシナプス可塑性の時空間的多様性とそれを生み出すメカニズムを解明し、加齢に伴う認知機能低下を防ぐ認知予備能の生物学的基盤の理解を目指します。
（加藤パネル）
アルツハイマー病におけるアストロサイトAPOE病理の革新的分子病態解析
アポリポタンパクE(APOE)は、通常アストロサイトで高発現し、脂質輸送など脳の恒常性維持に重要な役割を果たします。本研究では、アルツハイマー病(AD)の強力なリスク因子であるAPOE遺伝子多型のAPOE4に着目し、ADモデルマウスを用いてAPOE4によるアストロサイトの機能障害やAPOE4特異的なタンパク質相互作用の分子基盤を明らかにすることで、ADの病態解明と新たな治療法開発の手がかりを見出します。
（加藤パネル）
シヌクレイノパチーの未病スクリーニング及び予防法の開発
シヌクレイノパチーはα-シヌクレインの異常蓄積が原因となって神経細胞が死滅していく 神経難病で、パーキンソン病や多系統萎縮症が含まれます。これらの疾患では、発症以前よりα-シヌクレインの蓄積が起こり始め、多くの神経細胞が失われることで発症します。そのため発症前に治療を開始することが重要です。 本研究は、疾患の未病ステージを診断するバイオマーカーの同定、新規予防・治療薬の探索、病態起源の解明を三つの柱とし、早期発見と治療に寄与することを目指します。
（加藤パネル）
脳クリアランス機能低下の原因解明
近年、本邦で増加を続けるアルツハイマー病など神経変性疾患の発症に脳クリアランスシステム(glymphatic system)の異常が関与していると考えられるようになっています。本研究では最新のMRI技術を使用して、脳クリアランスシステムの異常が生じる原因解明に挑みます。本研究を進め、脳のクリアランスシステム異常の原因が解明できれば、アルツハイマー病など神経変性疾患の新たな治療法・予防法の開発が実現する可能性があります。
（加藤パネル）
ヒト脳磁気共鳴画像で観察される精神疾患脳皮質体積変化の解明
MRIを使った脳の観察が一般的となり、精神疾患を持つ方は脳皮質の体積や厚みが減少していることが明らかとなりました。しかし、なぜ減少するのかわかっていません。さらにこの減少は精神疾患とは関係なく、小児期から老年期まで継続して起こることもわかってきました。本研究では、MRIの様々な計測・解析手法を駆使し、なぜヒトでは脳皮質の変化が起こるのかを明らかにすることで、精神疾患の脳病態を明らかにすることを目指します。
（加藤パネル）
髄液環境をセンスする希少アストロサイトの役割解明
脳脊髄液は脳や脊髄の周囲に存在し、外部の衝撃から守る緩衝材の役割だけでなく、栄養や老廃物を循環する機能を持つとされています。しかしながら、どのような細胞が髄液環境の変化に応答し、神経系の機能を変調するのかは殆ど分かっていません。本研究では、軟膜付近に存在するアストロサイトに焦点をあて、病態時の髄液中の組成変化が個体に及ぼす影響を解析し、全身性に感覚異常を伴う慢性疾患のメカニズム解明を目指します。
（加藤パネル）
内受容感覚に基づく情動の神経基盤の解明
末梢臓器から脳への情報伝達に基づいて、ストレス応答や情動変化の生理学的メカニズムを理解します。特に、末梢臓器の内部状態（内受容感覚）に関連した神経路や液性経路の入力部位と考えられる視床室傍核に着目し、その情報処理の機構を見出します。さらに、視床 室傍核から腹側海馬への情報伝達の実体を電気生理学的、光生理学的手法を融合して計測しこの神経回路がどのようにストレス応答や情動応答を決定するかを解明します。
（加藤パネル）
シナプス機能分析のための分子ツールセット創出
神経細胞同士の接合部であるシナプスは、記憶・学習や睡眠、精神疾患との密接な関連が示唆されています。しかし、技術的な限界から、各シナプスの個体行動・脳機能における具体的な機能を因果的に検証することは困難です。本研究では、空間・時間的に特性をもつあらゆるシナプス集団を特異的に標識・操作する分子ツールセットを開発することで、各シナプス集団の機能を探索する新たな研究分野を創出し、記憶・睡眠・脳発達研究に応用することを目指します。
（加藤パネル）
統合失調症のシナプス免疫病態の解明と治療法の確立
統合失調症は幻覚・妄想・認知機能低下等を呈する、人口の約1%が発症する精神疾患です。現在の治療薬では十分に改善することができない患者さんは多く、さらなる治療のためには新しい病態の解明が必要です。本研究では統合失調症の新しい病態の候補として、神経ネットワークに必須の構造であるシナプスに対する、特に神経免疫に関連した病態に着目し、これを解明して診断や治療に結び付けることを目指します。
（加藤パネル）
数学の脳情報表現に対する計算論的アプローチ
計算論的認知神経科学は、人工知能技術と脳機能イメージング技術を組み合わせる新しい分野ですが、数学能力に関してはほとんど研究が進んでいませんでした。本研究は機能的磁気共鳴画像法による脳データ計測、人工ニューラルネットによる特徴量抽出、符号化モデル法による脳データとニューラルネットの統合という３段階のアプローチによって、数学的思考の脳情報表現を包括的に説明する計算モデルを構築することを目指します。
（加藤パネル）
モザイク変異スペクトラムによる精神疾患脳病態の解明と治療への応用
国際的に大きな課題である精神疾患は原因に不明な点が多く、新たな説明因子として、脳神経組織にモザイク状に分布する体細胞モザイク変異が想定されます。この計画により、モザイク変異による脳内病態への影響を、先端的なシングルセル解析技術により解明し、モザイク変異による新たな精神疾患概念の確立を目指します。病態解明とともに、モザイク変異保有患者さんからの誘導細胞を用いた効率的な新薬開発基盤の構築に挑みます。
（加藤パネル）
全身体フィードバック2光子BMIの構築
本研究では、世界最大視野の2光子顕微鏡で記録した脳内の多数の神経細胞をコンピューターに接続することで、仮想環境中の身体を制御します。また、この逆、つまり、コンピューターが神経細胞をリアルタイムに刺激できるシステムを構築します。こうして脳とコンピューターを双方向に通信させることを通じて、脳の運動制御の仕組みを解明し、将来的にはALSや脊損患者の運動機能をサポートすることが本研究の目的です。
（加藤パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
サル化学遺伝学によるアロスタシスの神経基盤の解明
生理学的状態の変化が意思決定に影響を与えること（アロスタシス）は心理学などの分野で古くから知られていますが、その神経基盤についてはほとんど調べられていません。本研究では、価値情報と内的状態を表現することで知られる島皮質に着目し、ヒトに近い脳をもつマカクザルで機能イメージングや化学遺伝学といった最新の手法を組み合わせ、その機能を明らかにします。これにより、意思決定の変容を伴ううつ病や依存症といった精神疾患の治療へと繋がるシーズを創出します。
（加藤パネル）
バリア機構打破によるヒト神経細胞への分化転換誘導と疾患治療
我々はこれまで、マウス脳内に存在するグリア細胞に、転写因子NeuroD1を強制発現させることで、神経細胞への分化転換を誘導する技術を開発しました。本研究では、マウスではなく、ヒト体細胞(特にヒトミクログリア)を効率よく分化転換する技術を開発することで、脳梗塞をはじめ、将来的には、神経細胞の補充が必須な全ての神経疾患に対する治療を実現する、破壊的イノベーションの創出を目指します。
（加藤パネル）
動物の社会的インタラクションのダイナミクスの解析基盤の確立
ヒトを含む動物は、音声やしぐさ、表情、接触、匂いなどの様々な種類の社会的シグナルを相手や文脈に合わせて複雑にやり取りすることで、社会的環境に適応しています。本研究では、先端的なセンシング技術や人工知能を駆使することで、脳科学のモデル動物が示す複雑な社会行動を読み解く方法を確立することを目指します。これにより、社会性の脳内メカニズムの研究や、社会性が障害される精神・神経疾患の治療法開発に貢献します。
（加藤パネル）
神経動態を軸とした精神疾患の診断横断的病態研究
精神疾患の診断概念はたびたび改訂されてきました。それまで存在が否定されていた疾患が次の版では認められるといったこともあります。本研究では、独自に開発したデータ駆動型解析手法や新たな非侵襲的神経刺激方法を駆使することで、「脳全体の神経活動の集団的ダイナミクスパターンに注目すれば、しばしば曖昧な精神疾患概念を生物学的にクリアに再構築できるのではないか」という仮説を検証します。
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