コカイン依存が長期化するメカニズムの解明： Egr1に着目して

• Project/Area Number: 22K20749
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0802:Biomedical structure and function and related fields
• Research Institution: Kurume University
• Principal Investigator: 中村 有香里 久留米大学, 医学部, 助教 (10446106)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: コカイン / 側坐核 / Egr1 / 依存症 / DREADD

Outline of Research at the Start

コカインなどの依存性薬物は少数のニューロンを同時に活性化し、その結びつきを病的に強めることで長期の依存性をもたらすと考えられているが、実際に脳内のどの部位の、どのような神経細胞が活性化されるのかはわかっていない。Egr1は細胞の活性化に伴い一過性に発現誘導される転写因子であり、Egr1欠損マウスではコカイン投与に伴う薬物依存の長期化現象が阻害されることが知られている。
本研究では、Egr1をマーカーとして用い、コカイン投与によってEgr1が誘導される脳内部位や神経細胞のタイプやニューロンのつながりを明らかにし、さらにDREADD法などを用いてその機能を検討する。

Outline of Annual Research Achievements

コカインなどの依存性薬物は少数のニューロンを同時に活性化し、その結びつきを病的に強めることで長期の依存性をもたらすと考えられているが、実際に脳内のどの部位の、どのような神経細胞が活性化されるのかはわかっていない。本研究では、マウスにおける薬物依存の長期化現象(コカイン感作、コカイン条件付け場所嗜好性)における線条体の各脳神経細胞の細胞型(D1ニューロン、D2ニューロン)や活性化細胞の役割を検討した。活性化細胞のマーカーとしてEgr1を用いた。まず、コカイン条件付け場所嗜好性テスト(コカインCPP)における線条体各細胞型(D1ニューロン、D2ニューロン)の機能を明らかにするために、2種類の遺伝子改変マウス(D1Cre x R26-LSL-Gi-DREADD、A2ACre x R26-LSL-Gi-DREADD)を用いて、コカイン投与時にD1もしくはD2ニューロンの活動性を抑制した時、コカインCPPが阻害されるかどうか検討をおこなった。その結果、D1もしくはD2ニューロンのどちらの活動性を抑制した場合にもコカインCPPの形成が阻害された。さらに、Egr1のshRNA-AAVを側坐核に注入し、側坐核のEgr1発現を抑制することで、コカインCPPの形成が阻害されるかどうか検討をおこなった。結果、側坐核におけるEgr1発現抑制ではコカインCPPの形成は抑制されなかった。以上の結果から、コカインCPPの形成にはD1ニューロンとD2ニューロン、それぞれのニューロンの活性化がともに必要であることが示唆されたが、側坐核におけるEgr1発現はコカインCPP形成に影響を与えなかった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

DREADD法を用いたコカインCPP形成におけるD1もしくはD2ニューロンの役割の解析、shRNA-AAVを用いたコカインCPP形成における側坐核Egr1の役割の解析を行っており、概ね計画通りに研究が進展している。

Strategy for Future Research Activity

脳の特定の細胞型にCreを発現する遺伝子改変マウス(D1Cre mice, D2Cre mice)を用い、Cre依存的に抑制型DREADDを発現するAAVやshRNA-AAVを注入し、脳の各領域や各細胞型のニューロンの活動性を抑制したり、Egr1発現を抑制したりすることで、脳のどの領域のD1ニューロンやD2ニューロンの活性化、Egr1発現がコカインCPPの形成に重要なのか解析していく。また、同様の方法を用いて、コカイン感作現象における側坐核のD1ニューロンやD2ニューロンの活性化、Egr1発現の役割を解析していく。