トランスオミックス解析によるストレス性精神疾患の構成的理解

• Project Area: Constructive understanding of multi-scale dynamism of neuropsychiatric disorders
• Project/Area Number: 19H05217
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 笠井 淳司 大阪大学, 薬学研究科, 准教授 (40454649)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: ストレス / 前障 / 情動 / マルチオミックス / 精神疾患 / オミックス / RNAseq / 全脳マッピング

Outline of Research at the Start

本課題では、強い精神的ストレスにより惹起される不安様行動に関わる神経基盤の構成的要素を明らかにする。具体的には、全脳神経活動、神経回路網、遺伝子発現のトランスオミックス解析により、ストレス応答に特に重要な神経細胞の特性を、明らかにする。その特性を用いて各階層を操作し、自由行動下神経活動、行動（行動薬理学）の変化を解析し、ストレス性精神疾患の病態を創出する最小パーツを理解する。

Outline of Annual Research Achievements

本課題は、精神的ストレスを暴露された脳内の多階層オミックス解析を実施し、ストレス性精神疾患病態の構成的な理解を目指している。昨年度までに、ストレス応答性前障神経細胞のシングル細胞トランスクリプトーム解析を実施し、複数の細胞群に分類した。これらの細胞群の役割を明らかにするため、各細胞の回路情報を全脳イメージングにより明らかにした。特にストレスや恐怖に応答することが知られている扁桃体基底外側核からの入力があることを見出した。また、扁桃体から前障に投射する神経終末を活性化させることにより不安様行動が惹起されることを見出し、ストレス誘発不安様行動に重要な神経回路であることを示した。さらに、前障ストレス応答性神経細胞の分子特性として、高発現する4つの遺伝子を同定することに成功した。今後は、これらの分子の発現制御がストレス性精神疾患の発症に関与するのかについて詳細に解析することにより、ストレス性精神疾患の病態を創出する最小パーツの理解に貢献したい。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Altered Functional Connectivity of the Orbital Cortex and Striatum Associated with Catalepsy Induced by Dopamine D1 and D2 Antagonists (2021)
  • Author(s): Misaki Niu, Atsushi Kasai, Kaoru Seiriki, Misuzu Hayashida, Masato Tanuma, Rei Yokoyama, Yumi Hirato, Hitoshi Hashimoto
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 44 Issue: 3 Pages: 442-447
  • DOI: 10.1248/bpb.b20-01006
  • NAID: 130007993460
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • Year and Date: 2021-03-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comprehensive characterization of migration profiles of murine cerebral cortical neurons during development using FlashTag labeling (2021)
  • Author(s): Yoshinaga Satoshi、Shin Minkyung、Kitazawa Ayako、Ishii Kazuhiro、Tanuma Masato、Kasai Atsushi、Hashimoto Hitoshi、Kubo Ken-ichiro、Nakajima Kazunori
  • Journal Title: iScience Volume: 24 Issue: 4 Pages: 102277-102277
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.102277
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Pathogenic POGZ mutation causes impaired cortical development and reversible autism-like phenotypes. (2020)
  • Author(s): Matsumura K, (33名中略）, Hashimoto R, (37名中35番目）,Hashimoto H, Nakazawa T.
  • Journal Title: Nat. Commun Volume: 11(1) Issue: 1 Pages: 859-859
  • DOI: 10.1038/s41467-020-14697-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Direct visualization of an antidepressant analog using surface-enhanced Raman scattering in the brain (2020)
  • Author(s): Masato Tanuma, Atsushi Kasai, Kazuki Bando, Naoyuki Kotoku, Kazuo Harada, Masafumi Minoshima, Kosuke Higashino, Atsushi Kimishima, Masayoshi Arai, Yukio Ago, Kaoru Seiriki, Kazuya Kikuchi, Satoshi Kawata, Katsumasa Fujita, Hitoshi Hashimoto
  • Journal Title: JCI Insight Volume: 5 Issue: 6
  • DOI: 10.1172/jci.insight.133348
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Whole-brain block-face serial microscopy tomography at subcellular resolution using FAST. (2019)
  • Author(s): Seiriki K, Kasai A, Nakazawa T, Niu M, Naka Y, Tanuma M, Igarashi H, Yamaura K, Hayata-Takano A, Ago Y, Hashimoto H.
  • Journal Title: Nat Protoc. Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 1509-1529
  • DOI: 10.1038/s41596-019-0148-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 全脳活動マッピングを用いた情動行動制御機構の解明 (2019)
  • Author(s): 笠井淳司、橋本均
  • Organizer: 生体機能と創薬シンポジウム2019