2016 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of genes that affect individuality
| Project Area | Integrative research toward elucidation of generative brain systems for individuality |
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| Project/Area Number |
16H06528
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
星野 幹雄 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 病態生化学研究部, 部長 (70301273)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 高良 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第六部, 室長 (20370984)
貝淵 弘三 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00169377) [Withdrawn]
天野 睦紀 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (90304170)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 脳 / 個性 / 遺伝子 / AUTS2 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
AUTS2遺伝子には様々なタイプの変異（一塩基置換、部分欠失、部分重複、その他）が入ることによって、いわゆる自閉症や統合失調症、ADHD様の様々な個性が出現する。変異の入る部分は、AUTS2機能を担うタンパク質部分というよりも、イントロンや5'上流の遺伝子発現を調節すると考えられる部分であることが多い。しかし、死後脳解析がまだ行われていないために、それぞれのヒトでどの部位の遺伝子発現が異常になっているのかはわからない。
そこでまず、本研究ではヒトのAUTS2ゲノム領域のBAC トランスジェニック(BAC-Tg)-LacZマウスを作成し、どのゲノム領域にどのようなエンハンサー活性があるか調べた。AUTS2遺伝子は1.2MBもの長大な遺伝子であり、BACでカバーするにも10系統近くのTg作成が必要となる。現在、４系統作成した。過去の論文で、大脳皮質の前方領域で発現することが示唆されていたゲノム領域にはエンハンサー活性がないことを見出した。そのため、他のゲノム領域のBAC-Tgを作成しているところである。次に、AUTS2遺伝子の発現がどこで失われると、どのような個性の変化がもたらされるかについて研究した。初年度は、AUTS2-floxマウスとEmx1-CreおよびEn1-Creとの交配により、それぞれ終脳特異的、小脳特異的コンディショナルノックアウト(cKO)マウスを作成した。現在、形態学的、行動学的解析を行っているところである。
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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
BAC トランスジェニック(BAC-Tg)-LacZマウスの解析については、現在
４系統作製しており、おおむね順調である。そもそもAUTS2は、1.2MBもの巨大遺伝子であり、さらに7,8系統のBAC-Tgの作製と解析が必要となるが、実験系の立ち上げが必要な初年度に４系統を作製し、解析できたことは悪くないと言える。
また、AUTS2の脳部位特異的cKOの作製と解析についてであるが、まずはヒトをヒトたらしめる高次脳機能の象徴である終脳に特異的なcKOマウスと、最近にわかにもう一つの高次中枢としての小脳に特異的なcKOマウスを作製することができた。これらの二つの領域で発現するためのエンハンサー領域は、BAC-Tgを用いた実験から分離できそうな手応えを得ている。すなわち、AUTS2遺伝子への変異の入り方によって、それぞれの脳領域でのAUTS2遺伝子の発現に影響が出ることで、行動様式に差が出てくるのではないか、つまり個性というものが出現するのではないか、と期待された。すなわち、今後の研究への指針として、それぞれのcKOマウスにおいてどのように異なる脳神経回路が生まれ、あるいはどのように行動様式が変わってくるのかなどを研究すれば良いということが明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はBAC トランスジェニック(BAC-Tg)-LacZマウスの解析については、さらに系統の数を増やして、そのエンハンサー領域の同定と絞り込みを行う。特に大脳皮質（しかも前側）、および小脳のエンハンサーの同定と絞り込みに努める。ある程度の絞り込みができたら、その遺伝子配列の一部をネアンデルタール型に置き換えたBAC-Tgを作製することになるが、それは平成31年度くらいになると予想される。
AUTS2の終脳特異的cKOマウスについては、大脳皮質構造や海馬構造について解剖学的な解析を行う。そこに異常が認められた場合には、発生段階をさかのぼって、いつどのタイミングでその構造異常が生じたのかについても解析する。小脳特異的cKOについても同様に解剖学的解析を行う。すでに、小脳が小さくなることが認められているが、さらにプルキンエ細胞の数と並び方、顆粒細胞の数、登上線維シナプスや平行線維シナプスの形態などについても、発生段階をたどりながら解析する。さらに、それぞれのcKOマウスについて、音声コミュニケーションなどの社会性の解析も行っていく。
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Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Meis1 Coordinates Cerebellar Granule Cell Development by Regulating Pax6 Transcription, BMP Signaling and Atoh1 Degradation2018
Author(s)
Owa T, Taya S, Miyashita S, Yamashita M, Adachi T, Yamada K, Yokoyama M, Aida S, Nishioka T, Inoue YU, Goitsuka R, Nakamura T, Inoue T, Kaibuchi K, Hoshino M
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Journal Title
J Neurosci
Volume: 38
Pages: 1277-1294
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] The role of AUTS2 in synaptic formation and the cognitive brain functions2018
Author(s)
Hori K, Nagai T, Shan W, Yamada M, Shiraishi R, Sakamoto A, Kanno K, Abe M, Yamada K, Sakimura K, Hoshino M
Organizer
第８回新潟大学脳研究所共同研究拠点国際シンポジウム
Int'l Joint Research
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