Effect of vitamin C on neural development of the cerebral cortex.

• Project/Area Number: 22K11775
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 樋口 真弓 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 特任研究員(常勤) (30837795)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅生 紀之 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 特任准教授(常勤) (20372625)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: 神経発生発達 / ビタミンC / 突然変異 / エピゲノム / 精神神経疾患

Outline of Research at the Start

ビタミンCは抗酸化作用・コラーゲン合成・脱メチル化などに関係し、胎児期においても高濃度で脳に存在し、神経発生発達に重要な役割を果たしていると考えられている。一方、発生発達段階で生じた神経細胞の突然変異やエピゲノムの異常は精神神経疾患の要因となることが近年明らかになってきた。本研究はビタミンCトランスポーターSlc23a2遺伝子を発生発達期の大脳皮質特異的に欠損させたマウスを作製してDNA損傷や体細胞突然変異、エピゲノムの変化を解析する。さらに、これらによって引き起こされる遺伝子発現量変化と行動異常を解析することで、ビタミンC欠乏が精神神経疾患の起因となるメカニズムを明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

ビタミンCは抗酸化作用・コラーゲン合成・DNA脱メチル化などに関係し、胎児期においても高濃度で脳に存在し、神経発生発達に重要な役割を果たしていると考えられている。一方、発生発達段階で生じた神経細胞の突然変異やエピゲノムの異常は精神神経疾患の要因となることが近年明らかになってきた。本研究はビタミンCトランスポーターSlc23a2遺伝子を発生発達期の大脳皮質特異的に欠損させたマウスを作製してDNA損傷や体細胞突然変異、エピゲノムの変化を解析する。さらに、これらによって引き起こされる遺伝子発現量変化と行動異常を解析することで、ビタミンC欠乏が精神神経疾患の起因となるメカニズムを明らかにする。本年度は、（１）ビタミンCトランスポーターSlc23a2を大脳皮質特異的に欠損させたマウスの作製に成功した。Slc23a2を全身で欠損したマウスは脳内出血を引き起こし、生後すぐに死亡することがすでに報告されているが、本研究で作成したマウスは脳内の出血などは見られず、成熟個体まで成長できることが明らかとなった。ビタミンC生合成系遺伝子のノックアウトマウスは、各組織が重度のビタミンC欠乏状態となり致死となるのに対し、当該マウスは大脳皮質神経特異的にSlc23a2を欠損することで、これらの影響を排除し、神経細胞におけるビタミンCの欠乏による影響をダイレクトに解析することができる系であることが示唆された。（２）胎仔の大脳皮質組織切片からDNAを抽出しSlc23a2遺伝子をサンガーシークエンスにより解析したところ、LoxP配列を挿入した配列が欠失していることを確認した。また、同様にRNAを抽出して定量的RT-PCR解析を行い、Slc23a2の発現量が低下していることを確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今後、Slc23a2欠損による脳組織構築や遺伝子発現、エピゲノム、ゲノム安定性に及ぼす影響の解析を進めていく。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究の方策として、Slc23a2欠損マウス大脳皮質の免疫組織化学による層構築の解析やDNA２本鎖切断の検出によるゲノム不安定性の解析を行う。また、RNAseqによる遺伝子発現の解析やバイサルファイトシーケンスによるエピゲノム解析を進める。