新規単遺伝子てんかんモデルを用いたてんかん病態の解明

Research Project

Project/Area Number	22K06062
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	Institute for Developmental Research Aichi Developmental Disability Center
Principal Investigator	飯田真智子愛知県医療療育総合センター発達障害研究所, 障害モデル研究部, 主任研究員 (60465515)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	浅井真人愛知県医療療育総合センター発達障害研究所, 障害モデル研究部, 部長 (70543536) 田中基樹愛知県医療療育総合センター発達障害研究所, 障害モデル研究部, 主任研究員 (90584673)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	てんかん / 抑制ニューロン
Outline of Research at the Start	てんかんは、世界中で7000万人以上が罹患する最も多い脳疾患である。てんかん発作は患者のQOLに大きな影響を及ぼすだけでなく、意識喪失をともなう発作中の溺水や運転事故、予期せぬてんかん突然死は大変深刻な問題である。一部のてんかんに対しては薬物療法や外科的治療が有効であるが未だ約３割が難治性となるため、新たな視点に立ったてんかん病態の解明と治療法の開発が急務である。本研究では、ヒトてんかん病態を忠実に再現し、明瞭なてんかん大発作を自然発症する新規単遺伝子欠損モデルマウスを用いて、新たなてんかん原理の解明と治療法の開発を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	てんかんは、世界で7000万人以上が罹患する脳疾患である。Girdin/ccdc88aは、微小管およびアクチン結合ドメインを有し、さらに、GEMモジュールを介して三量体Gタンパク質であるGαiを活性化する分子である。GIRDIN/CCDC88A機能欠損患者は、発達性てんかん性脳症（DEE）を発症することが報告されているが（Nahorski, Asai et al., Brain 2016）、その発症メカニズムは明らかにされていない。我々は、これまでに離乳前完全致死として報告されたGirdinグローバルノックアウトマウス（gKO）を生存させることに成功し、病理解析、ビデオモニタリング、脳波解析、行動解析、電気生理学的解析などにより、gKOが完全浸透率にてDEE様の表現型を示すことを初めて明らかにした。さらに、gKOでは、胎生14.5日に皮質介在ニューロン前駆細胞（IPC）の分布密度が、特に、IPCの最終到達地点である海馬原基において著しく低下することを定量的に示した。大脳皮質および海馬原基のIPCは、内側基底核原基（MGE）から供給される。Nkx2-1は、MGEで発現し、皮質介在ニューロンの運命を決定するための重要な転写因子である。本年度は、gKOに発症したてんかん病態の責任リネージを明らかにするために、Nkx2-1コンディショナルGirdin KOマウス（Nkx2-1-cKO）を作製し、解析を進めた結果、gKOと同様の海馬介在ニューロンの欠損とてんかん表現型が再現した。一方、興奮性ニューロン特異的にGirdinを欠損したEmx1-cKOマウスではてんかん表現型は現れなかった。以上より、MGE由来の介在ニューロンがgKOに発症したてんかん病態の責任リネージであることが示された。以上の成果を論文としてまとめ、国際科学雑誌に投稿した。現在リバイズ対応中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 本研究課題では、Girdin KOマウス（gKO）のてんかん病態を明らかにするために、次の研究を計画している：1) gKOの興奮ニューロンおよび抑制ニューロンの分布解析、2) コンディショナルKOマウスによるてんかん誘発責任ニューロンの同定、3) Girdin機能欠損によるアクチン制御不全がもたらすニューロン機能障害の解明。昨年度までに、1)を達成し、本年度は、2) を達成した。現在これらの成果を公表するために論文アクセプトに向けた追試実験を行なっている。さらに、最終年度の計画である３）Girdin機能欠損によるアクチン制御不全がもたらすニューロン機能障害の解明に向けた予備検討も前倒しで進めている。具体的には、Ex utero electroporation (EUE) 法により、IPC供給源であるMGEにIPC標識マーカー（mDlx-GFP）を導入する検討を行なっており、これによりgKOのIPCの動態をイメージングにより明らかにする予定である。
Strategy for Future Research Activity	今後は、予定通り、3) Girdin機能欠損によるニューロン発生障害機序解明と研究成果の公表にむけたリバイズ実験を進める予定である。Girdin機能欠損によるニューロン発生障害機序解明については、すでに予備検討を進めている。具体的には、胎生期の脳にEx utero electroporation (EUE) 法により、IPC標識マーカー（mDlx-GFP）を導入する条件検討がおおよそ完了し、タイムラプス顕微鏡により、gKOのIPCのイメージングに成功している。今後は、これらの再現性を明らかにするとともに、Girdinの細胞内局在並びに細胞骨格分子の挙動についてもイメージングと免疫染色法により明らかにする予定である。成果公表については、来年度のアクセプトを目指し、リバイズ実験としてgKOの行動解析と脳波解析を進める。