| Project/Area Number |
22K06493
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
島田 忠之 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (80379552)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | グリア神経間相互作用 / 結節性硬化症 / 細胞外マトリクス / シナプス形成 / 樹状突起スパイン形態 / グリア神経相互作用 / 神経細胞形態 / 社会行動 / 自閉症 |
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| Outline of Research at the Start |
グリア細胞は神経細胞と情報伝達を行い、神経細胞に影響を与えている。特にグリア細胞の一種であるアストロサイトは、神経伝達を行う部位であるシナプスを取り囲み、シナプス伝達経路を直接調節している。アストロサイトによる神経伝達系の調節が破綻すると、精神・神経疾患症状につながると考えられているが、そのメカニズムには不明な点が多い。
本研究では、結節性硬化症モデルマウスを用い、アストロサイトの異常が神経細胞にどのような影響を及ぼすかを解析し、マウスの社会行動の変化がどのように引き起こされるのかを解析する。社会行動の変化は自閉症のモデルと考えられており、自閉症の発症メカニズムの解明が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
アストロサイト特異的Tsc1ノックアウトマウスを利用し、Tsc1変異により誘導されるアストロサイトにおけるRheb/Syntenin/NF-kBシグナルの亢進に伴い発現が上昇する遺伝子の解析を行った。
2022年度、培養アストロサイト内においてmRNA量が制御されていることが判明し、候補として得られた複数の遺伝子群に対し、実際にアストロサイト特異的Tsc1ノックアウトマウスの脳内においてタンパク質レベルで発現が上昇しているのか否かを検証した。イムノブロットによる解析では、複数のタンパク質のノックアウトマウスにおける発現上昇が示された。さらに、ノックアウトマウスにRheb/Syntenin/NF-kBシグナルの阻害剤を投与する、あるいはダブルノックアウトマウスを使用したイムノブロット解析から、このシグナルを抑えることで候補タンパク質の発現量が通常レベルに戻ることも明らかとなった。
さらに、免疫組織学的解析により、アストロサイト特異的Tsc1ノックアウトマウス脳においては、候補タンパク質のアストロサイト内での発現量が上昇していることも示された。
また、過去の知見から、てんかん重積によりRhebシグナルが亢進することが知られていたため、てんかん重積モデルマウスにおいても得られた候補タンパク質の発現が変化しているのかを免疫組織学的手法を用いて解析したところ、同様にアストロサイトにおける発現上昇が示された。このことは得られた候補遺伝子はRheb/Syntenin/NF-kBシグナルの下流で制御されつつも、アストロサイトにおいて特異的な機能を持っていることを示唆している。
以上の結果から、該当タンパク質が確かに脳内においてもTsc1とその下流シグナルで発現量がコントロールされ、アストロサイトにおいて機能を発揮していることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度に得られた候補遺伝子群について、タンパク質レベルでの解析を行い、確かにTsc1欠損依存的に発現が制御されていることを示せた。これは候補タンパク質の神経細胞への影響と機能を解析できることを示唆している。
ただ、使用しているノックアウトマウスにおいてジャームラインリコンビネーションという現象が起きていることが判明したため、本研究の計画に際して行っていた予備実験の一部を再び行い結果を検証する必要が発生した。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られた因子群がタンパク質レベルでグリア神経間相互作用にどのような影響を及ぼすのかを解析する。培養神経細胞に対し精製タンパク質を培地に添加し、神経細胞、特に樹状突起の形態と機能を解析することで、同定因子が神経細胞の形態と機能に及ぼす効果を解明する。樹状突起スパインの形態、シナプスの形成、神経発火の頻度の優先順位で解析を進めたい。
また判明したジャームラインリコンビネーションの影響を排除するため、アストロサイト特異的Tsc1ノックアウトマウスを用いて、いくつかの行動実験と神経細胞スパイン形態解析についての再実験を行う。
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