Neuro-immune linkage in ST2-transgenic mouse

Research Project

Project/Area Number	20K06473
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 42040:Laboratory animal science-related
Research Institution	Jichi Medical University
Principal Investigator	菊地元史自治医科大学, 医学部, 教授 (60332988)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	早川盛禎自治医科大学, 医学部, 講師 (30326847) 高瀬堅吉自治医科大学, 医学部, 客員教授 (80381474)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000) Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	神経免疫連関 / ST2 / 抑うつ / うつ様行動 / 行動実験 / 行動解析 / 免疫 / 行動
Outline of Research at the Start	近年、抑うつ気分形成への免疫機能の関与を示唆する成果が頻々に報告されている。申請者らは、免疫関連タンパク質ST2を過剰発現するマウスの行動に、明瞭な抑うつ気分を見出した。本研究では、このマウスの行動特性をさらに精到に解析した上で、ストレスに対する生理反応や視床下部-下垂体-副腎皮質系の機能を精査する。ST2は、IL-33を競合的に阻害することで免疫反応を修飾すると考えられている。ST2やIL-33受容体の脳内分布、遺伝子発現を解析することを通して、アレルギー疾患や急性炎症に関与するST2が、一方で個体行動に果たす役割を明らかにし、神経免疫連関という行動制御系解析のためのモデルとして提示したい。
Outline of Annual Research Achievements	我々は免疫関連タンパク質として知られるST2（37.1 kDaの分泌型タンパク質）を強制発現するトランスジェニックマウスに、うつ様の明確な行動変容が起こることを見出しており、本研究課題においてその機序を探求している。また、本マウスを新たなうつ病モデル動物として提唱しており、その生理学的、行動学的特性をさらに明らかにすることも本研究課題の目的である。これまでに、１）生理学的解析：ST2の分泌を生理的に変動させる条件を探ること、２）薬理学的解析：ST2強制発現マウスのうつ様行動に対する抗うつ薬の効果を調べることを目指して研究を進め、１）行動実験バッテリーによって、ST2強制発現マウスの行動特性は、慢性拘束ストレスを受けたマウスが示すうつ様行動と類似性が高いことが明らかとなった。そこで、正常マウスに２週間、日毎に拘束ストレスを与えたところ、血中ST2濃度が有意に上昇することが確認された。２）投与実験の結果、ST2強制発現マウスのうつ様行動にはSSRI、SNRIのいずれも効果がなく、モノアミン再取り込み阻害が有効でない難治性うつ病のサブタイプであることが示唆された。令和４、５年度において、１）生理学的解析：血中ST2がどの臓器に由来するのかを明らかにするために、臓器毎のST2発現量の変化を明らかにすること、２）薬理学的解析：ST2は、IL-33の作用を阻害するタンパク質であり、炎症反応への関与が示唆されていることから、デキサメタゾン投与の効果を調べることを目指した。その結果、１）新たに開発した定量的PCR解析により、ST2は、主に免疫諸器官で発現していること、慢性ストレスによって誘発される血中ST2は、脾臓に由来することが示された。２）ST2過剰発現マウスに全身性にデキサメタゾンを投与したところ、うつ様行動が有意に抑えられることが判明した。神経免疫連関を示唆する一例と考えている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason COVID-19対策として複数回に亘ってトランスジェニックマウスの自家繁殖を縮小せざるを得なかった。限られた数のマウスを行動実験、生理学的実験、薬理学的実験にでき得る限りバランス良く振り分けることによって研究を進めてきたが、実験の頻度は下げざるを得ず、進捗が遅れている。
Strategy for Future Research Activity	動物行動実験と生化学的解析を並行して進める研究計画であったが、上記の理由から、動物行動実験については新たな実験計画を遂行することを断念し、これまでの成果に対する再現性の確認にとどめることとした。一方、生化学的解析については、動物実験の進捗を待っていたが、これまでに採取、保存した試料について解析することによって、有効なデータが得られる見込みが立ったため、これを完了させる。補完すべき点として、生理的ST2の発現に対する視床下部ー下垂体ー副腎系関与の有無の検証が挙げられる。令和６年度には、研究成果をまとめる予定である。