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死後脳の多階層解析による統合失調症病態の層別化

Publicly Offered Research

Project AreaConstructive understanding of multi-scale dynamism of neuropsychiatric disorders
Project/Area Number 21H00180
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

國井 泰人  東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (00511651)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords統合失調症 / 死後脳 / 層別化 / RNAseq / オミックス解析 / パスウェイ解析 / ストレス応答 / GABA
Outline of Research at the Start

本研究では、統合失調症病態メカニズムの解明を目的に、福島精神疾患死後脳バンク及びび新潟大学脳研究所保管の死後脳を測定対象とし、ストレス関連分子やGABA関連分子のSNPs、脳特異的デノボ変異、CNV、メチル化、及びmRNA発現について、NGSで調べ、それらのデータに基づいてクラスター解析、パスウェイ解析を行う。また、上記で同定した統合失調症脳内分子プロファイルをエンドフェノタイプとして、各々の遺伝子多型や生前の臨床情報との関連を解析し、関連の大きい分子については脳組織切片で免疫組織化学的に検討し、タンパク発現定量を行う。以上を通して、統合失調症脳病態を多階層で検証し、層別化する。

Outline of Annual Research Achievements

網羅的SNP解析、CNV解析、RNA-seq解析、メチル化アレイ解析を実施し、得られた死後脳オミックスデータを用いて、統合失調症病態について下記の新規所見を得た。GABA系の関連分子とμオピオイド受容体(MOR)に焦点を当てた網羅的解析では、MOR遺伝子上のSNP rs1799971は人種依存的に統合失調症リスクと脳内のMOR発現量と抗精神病薬反応性に影響を与えることを発見した。また、前頭前皮質のRNA-seqデータを用いて、ストレス関連分子の遺伝子発現量に基づき統合失調症を高ストレス応答群と低ストレス応答群に層別化した研究では、両群のパスウェイ解析でDNA二重鎖切断の修復に関わる経路に最大の差を見出し、高ストレス応答群ではDNA損傷とそれに伴う修復機構の亢進が生じてde novo変異などの修復エラーを介して統合失調症の発症に至る可能性が考えられた。さらに、同じく前頭前皮質のRNA-seqデータを用いて統合失調症と健常対照群を比較した解析では、両群で発現量が異なる遺伝子(Deferential Expressed genes; DEGs)を8551個同定し、それらに対して重み付き遺伝子共発現ネットワーク解析を実施したところ、多発性硬化症関連遺伝子群、炎症関連遺伝子群及びCREB関連遺伝子群の3つの症状関連遺伝子群を見出した。このうち、多発性硬化症関連遺伝子は、網羅的SNPs解析から算出したpolygenic risk score(PRS)と有意な関係にあり、遺伝的枠組みの影響を強く受けていることが示唆された。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] 死後脳の多階層解析による統合失調症病態の層別化2023

    • Author(s)
      國井泰人
    • Journal Title

      Medical Science Digest

      Volume: 49(3) Pages: 157-160

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      國井泰人、日野瑞城、富田博秋
    • Journal Title

      精神医学

      Volume: 65(4) Pages: 417-424

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      Iwakura Yuriko、Kawahara-Miki Ryoka、Kida Satoshi、Sotoyama Hidekazu、Gabdulkhaev Ramil、Takahashi Hitoshi、Kunii Yasuto、Hino Mizuki、Nagaoka Atsuko、Izumi Ryuta、Shishido Risa、Someya Toshiyuki、Yabe Hirooki、Kakita Akiyoshi、Nawa Hiroyuki
    • Journal Title

      Neurochemical Research

      Volume: in press Issue: 9 Pages: 2715-2727

    • DOI

      10.1007/s11064-022-03599-9

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    • Author(s)
      Kushima Itaru、Nakatochi Masahiro、Aleksic Branko、Okada Takashi、(中略)、Ozaki Norio
    • Journal Title

      Biological Psychiatry

      Volume: - Issue: 5 Pages: 362-374

    • DOI

      10.1016/j.biopsych.2022.04.003

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      Izumi Ryuta、Hino Mizuki、Nagaoka Atsuko、Shishido Risa、Kakita Akiyoshi、Hoshino Mikio、Kunii Yasuto、Yabe Hirooki
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 175 Pages: 73-81

    • DOI

      10.1016/j.neures.2021.09.004

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      長岡敦子、國井泰人、大沼裕美、日野瑞城、泉竜太、宍戸理紗、矢部博興
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      精神科

      Volume: 40 Pages: 416-421

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      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Issue: 15 Pages: 8280-8280

    • DOI

      10.3390/ijms22158280

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      國井泰人
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      Hirai Shinobu, Toriumi Kazuya (4番目/24人中), et al.
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      Science Advances

      Volume: 7 Issue: 46 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1126/sciadv.abl6077

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      國井泰人、長岡敦子、日野瑞城、泉竜太、宍戸理紗、矢部博興
    • Journal Title

      日本生物学的精神医学会誌

      Volume: 32 Pages: 179-185

    • NAID

      130008134590

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      Yuriko Iwakura, Ryoka Kawahara-Miki, Satoshi Kida, Hidekazu Sotoyama, Ramil Gabdulkhaev, Hitoshi Takahashi, Yasuto Kunii, Mizuki Hino, Atsuko Nagaoka, Ryuta Izumi, Risa Shishido, Toshiyuki Someya, Hirooki Yabe, Akiyoshi Kakita, Hiroyuki Nawa
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      宮原一総, 日野瑞城, 宍戸理紗, 泉竜太, 長岡敦子, 柿田明美, 矢部博興, 富田博秋, 國井泰人
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Published: 2021-04-28   Modified: 2023-12-25  

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