ダイレクトリプログラミングによる脳梗塞モデルマウスの海馬神経細胞と認知機能の再生

• Project/Area Number: 22K17799
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 福井 裕介 岡山大学, 大学病院, 助教 (60824802)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: ダイレクトリプログラミング / 脳梗塞モデルマウス / 神経細胞新生 / 脳梗塞

Outline of Research at the Start

脳梗塞治療において、再灌流時に生じた活性酸素などによる海馬の神経細胞死が認知機能障害をもたらす。本研究では、経静脈的AAV（アデノ随伴ウイルス）ベクター投与による脳内アストロサイトのptbp1遺伝子ノックダウンによって、海馬に神経細胞を誘導し、脳梗塞モデルマウスの認知機能回復を目指すことを目的とする。具体的には、①新規AAVベクターは尾静脈投与により海馬内に感染するのか、②海馬アストロサイトのptbp1遺伝子ノックアウトで新規神経系細胞の誘導が可能か、③認知機能傷害を改善するための最適な神経系細胞誘導のタイミングはいつなのか、④神経系細胞の誘導により認知機能は回復するのか、について検討を行う。

Outline of Annual Research Achievements

RNA結合タンパク質であるpolypyrimidine tract-binding protein 1（Ptbp1）は、神経細胞特異的スプライシングを抑制し、非神経細胞では高レベルで発現するが、神経細胞ではダウンレギュレーションされることが報告されている。これまでの研究でPtbp1の発現を抑制すると、非神経細胞では多くの神経系細胞特異的遺伝子の発現が確認され、神経系細胞へのリプログラミングが誘導されることが確認されている。本研究では、アストロサイト特異的にPtbp1 mRNAをノックダウン（KD）するアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)を尾静脈投与し、脳梗塞後に認知機能低下を呈するマウスにおいてその治療効果を検討する。
8週齢C57BL/6Jマウスに一過性中大脳動脈塞栓術によって脳梗塞を作成し、術後3日目に血液脳関門を通過し脳内感染が可能なカプシドでパッケージングしたAAV-pGFAP-CasRx-SgRNA-(Ptbp1)またはそのコントロールベクターを尾静脈投与した。脳梗塞作成後より神経症状の評価のためにBederson’s test, Rotarod test, Elevated body swing testを週1回行い、 認知機能評価のためにNovel object recognition testを4，8週目に行った。8週間後に灌流固定し、梗塞体積（Nissl染色）及びmCherry陽性成熟神経細胞(NeuN)に群間差が見られるかどうか評価した。
8週目のNovel object recognition testにおいて、Ptbp1KD群では新奇物体に対する接触時間の有意な延長を認め、認知機能の改善が見られた。また、海馬でmCherry/GFAP二重陽性アストロサイト様グリアが、新しいmCherry/NeuN二重陽性ニューロン様細胞へと変化していた。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

2022年度内に予定していた実験を終え、論文作成に着手することができたため。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度は、まず作成中の論文を投稿する。さらに、Ptbp1ノックダウンにより脳梗塞後の認知機能回復を確認できたためその作用機序の解明および他の認知症モデルマウスにおけるPtbp1ノックダウンの効果を検討する。