| Project/Area Number |
23K24266
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| Project/Area Number (Other) |
22H03005 (2022-2023)
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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 (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52030:Psychiatry-related
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| Research Institution | National Defense Medical College |
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Principal Investigator |
戸田 裕之 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 精神科学, 教授 (00610677)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新本 弘 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 放射線医学, 准教授 (00206335)
太田 宏之 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 薬理学, 准教授 (20535190)
田辺 肇 静岡大学, 人文社会科学部, 教授 (60302361)
竹内 崇 東京科学大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (70345289)
長峯 正典 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 防衛医学研究センター 行動科学研究部門, 教授 (70725217)
古賀 農人 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 精神科学, 講師 (70744936)
清住 哲郎 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 救急部, 教授 (80818617)
田中 良弘 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 救急部, 教授 (50533981)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 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: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
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| Keywords | 心的外傷後ストレス障害（PTSD） / 逆境的環境曝露（ELS） / 視床下部-下垂体-副腎（HPA）系 / エピジェネティクス（DNAメチル化） / CRISPR-dCas9技術 / PTSD / ストレス応答回路 / 虐待 / 交通外傷 / CRISPR/dCas9 / エピジェネティクス / DNAメチル化修飾制御 / 心的外傷後ストレス障害 |
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| Outline of Research at the Start |
発達段階の逆境的環境曝露(ELS)を背景としたPTSDの病態生理を、ストレス応答回路の一つであるHPA系の機能異常の観点から明らかにする。PTSDではHPA系遺伝子のエピジェネティックな変化による制御が指摘されていることから、(1)PTSD発生確率の高い交通外傷患者を対象に、ELSとHPA系関連遺伝子リスクアレル・メチル化評価、脳画像による脳機能評価とPTSD症状に関する前向き観察研究を行う。(2)CRISPR-dCas9技術によるHPA関連遺伝子の選択的なメチ ル化・脱メチル化操作により、ELSによって誘導されるエピジェネティクスな変化がPTSDの病態に直接関与しているかを検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、発達段階における逆境的環境曝露（ELS）を背景として生じる心的外傷後ストレス障害（PTSD）の病態生理を、ストレス応答経路の一つである視床下部-下垂体-副腎（HPA）系の機能異常という観点から明らかにすることである。PTSDではHPA系遺伝子のエピジェネティックな制御異常が指摘されていることを踏まえ、本研究では以下の2点を目的とする。 (1) PTSD発症リスクが高い交通外傷患者を対象として、ELSの影響とHPA系関連遺伝子のリスクアレル・DNAメチル化状態を評価するとともに、脳画像を用いて脳機能評価を実施し、PTSD症状との関連を検討する前向き観察研究を行う。 (2) CRISPR-dCas9技術を活用してHPA系関連遺伝子の選択的なメチル化・脱メチル化を誘導し、ELSにより生じるエピジェネティックな変化がPTSDの病態形成に直接関与するかどうかを実験的に検証する。 これらの研究を通じて、ELSを背景とするPTSDの発症要因が明らかになり、PTSDに対するPrecision Medicineの構築に寄与することが期待される。一般集団におけるPTSDの12ヶ月有病率は1％未満であり、多数のサンプルを長期間追跡する必要があるのに対して、救命救急センターに入院するような重症交通外傷患者では、PTSDを含む精神症状の発症率が20～30％と比較的高いため、疫学研究の母集団として適している。 さらに、マウスモデルを用いた基礎研究では、最新のCRISPR/dCas9技術を利用したメチル化操作を行う。このシステムはCRISPR/Cas9が特定遺伝子を認識する特異性を応用し、目的とする遺伝子を精密に修飾することを可能とする。これにより、HPA系遺伝子特異的なDNAメチル化の変化がPTSD病態に直接的に関与しているかを検証でき、独創的かつ革新的な研究として位置づけられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
交通外傷後の前向き観察研究におけるPolygenic Risk Score（PRS）、DNAメチル化および脳画像研究について：交通外傷により救命救急センターに入院した患者を対象として前向き観察研究を実施している。2025年1月末時点での被験者の組入数は合計76名であり、そのうち1年後のフォローアップを完了した被験者は37名、MRI撮像を実施した患者は30名である。目標症例数は200例であり、現時点での進捗率は組入数が38%、フォローアップ完了数が18.5%である。被験者の組入は増加傾向にあるが、進捗は目標に対してやや遅れている。
本研究は、救命救急センターに入院した身体的急性期患者から研究同意を得る必要があるほか、PTSD症状評価のための構造化面接（CAPS）が約60分を要する。また、DNA解析用の血液採取や頭部MRI撮像など、研究チームにとっても多大な労力を伴うものである。そのため、引き続研究体制の強化を図っている。
マウスによる特異的遺伝子領域のDNAメチル化制御によるPTSDの病態解明研究： CRISPR/dCas9システムを用いたゲノム編集技術の最適化を進めている。具体的には、ゲノムDNA上のCpGアイランドに対して、メチル化を促進するDNMT酵素や脱メチル化を促進するTET1、TET2酵素の効果検討を実施した。また、特定のゲノム領域に正確に作用させることを目的としたガイドRNAの評価を行い、メチル化操作の特異性と効果について最適化を進めた。その結果、すべてのCpGアイランドではないものの、一部のCpGアイランドにおいてはTETによる脱メチル化は再現性を持って制御できることが示された。また、TET2よりもTET1の方が高効率であり、CpGアイランドによっては半分近くまでメチル化を低下させた。DNMTによるメチル化は再現性が低く、安定した結果が得られなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
交通外傷後の前向き観察研究におけるPolygenic Risk Score（PRS）、DNAメチル化および脳画像研究について：本研究課題の目標症例数である200例に達するまで研究対象者の組入れを継続するが、本年度が本研究課題の最終年度であるため、現時点までに得られたサンプルを用いて解析を進める予定である。
具体的な解析として、PTSDおよびうつ病発症に関連する要因について、Polygenic Risk Score（PRS）解析およびDNAメチル化解析を行う。また、脳画像については、構造MRI画像を用いたVoxel-based morphometry（VBM）による脳構造の定量的評価を実施するほか、安静時機能的MRI（fMRI）による機能的結合の解析を実施する。これらの解析を通じて、PTSDおよびうつ病の発症と関連する遺伝的、エピジェネティック、脳構造および脳機能の特徴を明らかにすることを目指す。
マウスによる特異的遺伝子領域のDNAメチル化制御によるPTSDの病態解明研究： CRISPR/dCas9とTET2との複合体によるメチル化レベルの低下が高効率であったことから、これを用いてPTSDの病態モデル動物におけるFkbp5遺伝子のイントロン1もしくは5のメチル化の低下を再現し、行動分析を進める。行動実験はオープンフィールド試験（自発運動、探索行動）、強制水泳試験（抑うつ行動）、高架式十字迷路・ガラス玉覆い試験（不安行動）、社会的相互作用試験（興味・関心、社交性）、恐怖条件づけモデル（恐怖記憶）などである。これらの総合的な行動評価を通じて、エピジェネティックな制御とPTSD様症状の関連性を明らかにすることを目指す。
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