SCN2A neurodevelopmental disorders and environments

• Project/Area Number: 20H03566
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 51030:Pathophysiologic neuroscience-related
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: Yamakawa Kazuhiro 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (30241235)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000); Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2021: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: 神経発達症 / てんかん / 電位依存性ナトリウムチャネル / SCN2A / Nav1.2 / 発達障害 / ナトリウムチャネル / 環境との相互作用 / 自閉症 / 環境要因

Outline of Research at the Start

ホモfloxed-Scn2aマウスのそれぞれの異常をもたらすと予想される脳部位へのCreリコンビナーゼを組み込んだアデノ随伴ウイルスの打ち込み、局所Scn2aノックアウトマウスなどの行動試験により社会性異常の検出を試みる。行動異常における遺伝要因（SCN2A遺伝子変異）と環境要因（免疫負荷）との相関・相乗効果の解明については、Scn2a+/-マウス仔獣に対してpoly(I:C)の連続投与を行い、それらマウスにおいてスリーチャンバーテスト、複数匹でのオープンフィールドテストなどにより社会性の異常を評価する。

Outline of Final Research Achievements

Investigation of Nav1.2 distribution on Scn1a-GFP transgenic mouse revealed that in neocortex Nav1.2 is expressed in cortico-striatal, cortico-thalamic and cortico-cortical projection neurons, while Nav1.1 is expressed in pyramidal tract projections. Conditional eliminations of Scn2a in mPFC (medial prefrontal cortex) and VTA (ventral tegmental area) regions revealed that the elimination in mPFC decreased PPI (prepulse inhibition) while that in VTA accelerates PPI. These results indicate that eliminations in these regions have opposite effects for schzophrenia-related social behaviors.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

SCN2A遺伝子がコードする電位依存性ナトリウムチャネルα2サブユニット(Nav1.2)の複数の変異は自閉スペクトラム症、散発性知的障害、統合失調症など神経発達症の患者で報告されている。本研究では、Nav1.2の脳内における詳細な分布を明らかにするとともに、統合失調症関連脳部位特異的な欠損が行動障害にどのように寄与しているのかを詳細に解析することで、SCN2A変異を有する患者の疾患発症に関与する神経回路・発症メカニズムを検討した。これらの結果はSCN2A変異による神経発達症の発症機構解明、治療法開発に大きく役立つものである。

Research Products

• [Presentation] Molecular genetics of epilepsy and autism: Model studies for SCN1A, SCN2A, STXBP1 (2021)
  • Author(s): Kazuhiro YAMAKAWA
  • Organizer: Xiangya International Pediatric Neurology Forum
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] てんかん・自閉症の発症機序：SCN1A, SCN2A, STXBP1 (2021)
  • Author(s): 山川和弘
  • Organizer: 脳の医学生物学研究会
  • Invited
• [Presentation] てんかんと発達障害の分子遺伝学 (2021)
  • Author(s): 山川和弘
  • Organizer: 茨城てんかん懇話会
  • Invited
• [Presentation] てんかんと自閉症の本態を探る (2020)
  • Author(s): 山川和弘
  • Organizer: 第62回日本小児神経学会学術集会
  • Invited