ニューロステロイドの脳内作用ダイナミクスから迫る記憶力の日周リズム制御

Research Project

Project/Area Number	23K17402
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
Research Institution	Tokyo Medical and Dental University
Principal Investigator	清水貴美子東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, プロジェクト准教授 (50451828)
Project Period (FY)	2023-06-30 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000) Fiscal Year 2026: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000) Fiscal Year 2025: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000) Fiscal Year 2024: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000) Fiscal Year 2023: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Keywords	ニューロステロイド / 記憶維持 / 日周リズム / 記憶維持能力
Outline of Research at the Start	本研究では、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEAが記憶維持能力を上昇させるメカニズムの実体とその作用ダイナミクスを明らかにし、記憶維持効果における学習時刻依存性のメカニズムを示す。空間学習から記憶の維持能力の向上に至る間で、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA が起こす分子カスケードの全容を明らかにする。特に、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA が学習によって増加するメカニズム、記憶維持能力が時刻依存性を持つ要因（脳部位やシステム）、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA の受容体、この受容体からスパイン増加を引き起こすメカニズム解明に取り組む。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、2つのニューロステロイド、 7α-hydroxy-pregnenolone (7α-OH-Preg) と 7α-hydroxy-dehydroepiandrosterone (7α-OH-DHEA)、が記憶維持能力を上昇させるメカニズムの実体とその作用ダイナミクスを明らかにし、記憶維持効果における学習時刻依存性のメカニズムを示すことを目的とし研究を行っている。特に、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA が学習によって増加するメカニズム、記憶維持能力が時刻依存性を持つ要因（概日時計との関係性）、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA の受容体、この受容体からスパイン増加を引き起こすメカニズム解明に取り組む。研究実施計画に従い研究を遂行し、以下の成果を得た。7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA の学習依存的かつ時刻依存的な量的変化と記憶維持能力との関係性を捉えるために、これらニューロステロイドの共通の合成酵素である CYP7B1 の挙動を明らかにすることを試みた。市販のCYP7B1 抗体を数種類試したものの脳内のCYP7B1 を検出できず苦慮したが、新たに、抗原部位を決定しポリクローナル抗体を自作した結果、Western blott によりマウス脳に内在のCYP7B1タンパク質の検出に成功した。この抗体を用いてマウス脳内 CYP7B1 の時刻依存的な変化を検討したところ、記憶維持能力の低い時刻にCYP7B1 量も低いことがわかり、記憶維持能力とニューロステロイド合成能力の間には時刻変化に伴い相関がみられた。また、脳部位特異的な概日時計欠損マウスを用いて記憶維持能力を測定し、内在の概日時計の存在により記憶維持能力に変化が生じることが明らかになった。さらに、記憶維持能力の時刻依存性に関わる脳部位および分子群を明らかにするために、候補となるいくつかの脳部位のRNAsequence をおこなった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason CYP7B1の抗体作成から量的変化の確認、また、責任脳部位と分子に迫るための RNAsequence を行うなど、計画を遂行し、その結果を出すことができた。さらに、内在の概日時計が記憶維持効果に及ぼす影響も明らかにできた。以上のことから、当初の計画通り、概ね順調に進展しているといえる。
Strategy for Future Research Activity	今後は、7a-OH-Preg と7a-OH-DHEA の脳内受容体の同定、ニューロステロイドの神経スパインへの影響を明らかにする。受容体の同定のために、固相化ニューロステロイドの作成を検討中である。また、ニューロステロイドによる神経スパインへの影響は、既存の方法では定量的に形態変化を捉えることが難しく、これを可能にするためには、新しい測定システムが必要と考え、現在、スパインのみをラベルし測定する新しい方法を構築中である。さらに、2023年度に作成したニューロステロイド合成酵素CYP7B1 抗体を用いて、脳組織内の詳細な局在変化の解析を遂行するとともに、学習によるニューロステロイド合成の時刻依存性と概日時計と記憶維持能力との３者の関係性を明らかにする。