Elucidation of pathological mechanisms of neuropsychiatric disorders by analyses of postmortem brains
| Project/Area Number |
23K21415
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| Project/Area Number (Other) |
21H02853 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52030:Psychiatry-related
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
久保 健一郎 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (20348791)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 周宏 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (60373354)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 精神神経疾患 / 死後脳 / 組織学的解析 / 動物モデル / 白質神経細胞 / 単一細胞解析 / 組織構築 / モデルマウス / 空間的遺伝子発現解析 / Visium / GeoMX DSP / 統合失調症 / 死後脳組織 / 遺伝子発現解析 / 単一核解析 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、精神神経疾患に罹患した患者の死後脳組織を用いて、新たな独自の着眼点による組織学的解析と、理化学研究所との共同研究による最先端の遺伝子発現解析を行い、動物モデルを用いた解析を有機的に融合して、微細な組織構築変化を伴う精神神経疾患の一群について、その病態メカニズムを解明する。標的とする微細な組織構築変化の一つとして、大脳皮質の白質神経細胞の増加に注目する。組織学的解析によって白質神経細胞が増加している死後脳組織を抽出して、単一細胞解析や遺伝子発現解析を行う。解析の結果に基づいてモデルマウスを作成し、組織学的解析や行動解析を行い、微細な組織構築変化を伴う精神神経疾患の病態を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
統合失調症に罹患した患者と正常対照者の死後脳組織を用いた、空間的遺伝子発現解析、および、単一細胞（核）解析を進めた。
空間的遺伝子発現解析のうち、Visium法（10X GENOMICS社）を用いた解析においては、精神疾患死後脳・DNAバンクから供与された、統合失調症に罹患した患者と正常対照者の凍結脳組織４例ずつの前帯状皮質について、薄切した脳組織を解析用スライドグラスに貼付けた空間的遺伝子発現解析を行なった。情報学的データ処理によって、Visiumで解析を行ったスライドグラス上の各スポットを、共通の組織ドメインに分類し直すことができた。組織ドメインごとに、統合失調症と正常対照のサンプル間での遺伝子発現の比較を行ったところ、組織ドメイン特異的に発現変化を示す遺伝子が存在することを確認した。
空間的遺伝子発現解析の別の手法である、GeoMX DSP法（Nanostring社）では、抗体を用いて特定の細胞集団を抽出しながら、それらの細胞集団の位置情報と結びついた網羅的な空間的遺伝子発現解析を行うことが可能である。このGeoMX DSP法を用いた解析に関しては、統合失調症に罹患した患者に由来する脳組織3例と正常対照者に由来する脳組織3例、計６サンプルのパラフィン包埋組織から薄切標本を作成して、GeoMX DSP法を用いた解析を進めた。
また、これらの解析結果を踏まえた、動物モデルの作成にも着手した。Visium法での解析の結果、統合失調症と正常対照者の間で発現変動を示す遺伝子に注目して、遺伝子変異マウスの作成に着手した。またその際に注目すべき脳領域の一つである前障について、その正常発生の分子細胞メカニズムを明らかにして報告した。
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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
統合失調症に罹患した患者と、正常対照者の死後脳組織を用いた空間的遺伝子発現解析を進めることができた。Visium法（10X GENOMICS社）を用いた解析及びGeoMX Digital Spatial Profiler （DSP）法を用いた解析を予定通り行うができた。これらは世界的にも新規の手法であり、国内でも実施例が少ない。このため、様々な条件検討や予行練習が必要であった。その上で、なんとか解析を進めることができたと考えている。単一細胞（核）解析についても、様々な条件検討や試行錯誤を繰り返しつつ、解析に着手している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、これらの空間的遺伝子発現解析によって、統合失調症に罹患した患者と正常対照者の脳でどのような遺伝子発現パターンの違いが見られるかについての解析を進める。解析結果については、様々なインフォマティクス解析を行い、統合失調症に罹患した患者の脳において、どのような遺伝子発現の変化が生じているかを検出する。また、空間的に、どのような遺伝子発現パターンの変化が見られるか、を検出していく。
検出した細胞群の空間的配置や、その細胞群における遺伝子発現などの変化について、実際の死後脳組織を用いた検証を行う。このために、他の症例も含め、再び、統合失調症と正常対照の死後脳組織を用いて、抗体等を用いた組織学的解析や、感度が高く複数のmRNAを同時に可視化できるHybridization Chain Reaction（HCR）法やRNAscope法（いずれの手法も研究室内で技術的に確立済み）などのRNA蛍光in situハイブリダイゼーション（RNA-FISH）による解析を行う。これらの検証により、統合失調症の脳において、空間的配置や分子的性質が変化している細胞群を明らかにする。
さらに、これらの解析結果を踏まえて、それらの結果を反映した、動物モデルの作成と解析を進める。作成した動物が統合失調症をはじめとする精神疾患に類似した表現形を示すかどうか、検証を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
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[Presentation] 胎児期の虚血が脳のかたちや機能に与える影響の解析2023
Author(s)
久保健一郎, 園田愛莉, 角田安優, 植松優毅, 内藤礼, 稲見元太, 森本桂子, 林周宏, 吉永怜史, 北澤彩子, 井上健, 出口貴美子, 仲嶋一範
Organizer
第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
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