2019 Fiscal Year Annual Research Report
ストレスによる認知情動変容を担う多階層プロセスと精神疾患への関与の構成的理解
| Project Area | Constructive understanding of multi-scale dynamism of neuropsychiatric disorders |
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| Project/Area Number |
18H05429
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
古屋敷 智之 神戸大学, 医学研究科, 教授 (20362478)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
那波 宏之 新潟大学, 脳研究所, 教授 (50183083)
澤田 誠 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (10187297)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | ストレス / 精神疾患 / 多階層オミクス / 神経回路 / in silicoモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
社会環境から受けるストレスは、短期的には適応反応を引き起こすが、長期的には生体恒常性の破綻をきたし、精神疾患のリスク因子となる。しかし、ストレス感受性制御を司る個体―回路―細胞―分子の階層間を繋ぐ因果律は不明である。本研究は、ストレス刺激による各脳領域・細胞種での多階層分子変容を同定し、神経回路の機能・形態変化をシナプスから局所・広域回路に亘り可視化し、各種神経細胞培養系も駆使し、ストレス感受性制御のin silico モデルを創成する。分子・光・化学遺伝学的操作によりin silicoモデルの妥当性とストレス感受性との関連を示し、ストレス感受性操作・正常化を試みる。この戦略により、精神疾患病態を担う因果律の同定と正常化のための手法の開発を目指す。
本年度は、社会挫折ストレスやサイトカイン投与により誘導したストレス感受性モデル動物で、レーザーマイクロダイセクション（LMD）やセルソーターを用い、mPFCなどストレス関連脳領域から細胞種選択的なエピゲノム・トランスクリプトームや組織全体のメタボロームを調べ、関与する転写・エピゲノム制御因子やシグナル伝達分子の候補を同定した。上記のストレス感受性モデルで、三次元電顕、神経活動の組織学的マッピング、多点ECoG電極記録などを用い、神経細胞の微細構造変化やシナプス・回路変容を同定した。膨潤法を改良した生体分子保持型拡張膨潤法を確立し、局所微細構造を特定の染色法で同定することに成功した。また健常者ミクログリア様細胞を立ち上げ、自然免疫受容体刺激による細胞内シグナル伝達変化を確かめた。
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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
本年度は、ストレス感受性モデル動物でミクログリア活性化に伴うエピゲノム・トランスクリプトーム・メタボローム解析を実施し、階層縦断的因果律解明の起点となる転写・エピゲノム制御因子やシグナル伝達分子の候補を同定できた。ストレス感受性モデル動物で神経細胞の微細構造変化を同定し、トランスクリプトーム・メタボローム解析と統合して、神経細胞の微細構造変化に関わる分子経路を推定し、分子操作技術を開発する手がかりを得た。ストレス感受性モデルでシナプス・回路変容を同定し、ストレス感受性を制御する神経回路を光・化学遺伝学的操作で解明するための手がかりを得た。生体分子保持型拡張膨潤法を開発し、ストレス感受性モデルの脳内の細胞生物学的変化とLMDによる質量分析解析を統合することが可能になった。健常者のミクログリア様細胞を立ち上げ、自然免疫受容体シグナル伝達を確認したことで、マルチオミクスデータ収集のための条件を整えた。以上の研究成果から、本研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、ストレス感受性モデルで同定したミクログリア活性化に関わる転写・エピゲノム制御因子やシグナル伝達分子の候補について、遺伝子発現制御や阻害薬を用い、当該因子がストレスによる神経・グリア細胞や行動の変化に関与するかを調べる。ストレス感受性モデルでの神経細胞の微細構造変化をさらに調べ、この変化を操作する分子操作技術を開発し、神経・シナプス活動や情動変容との因果関係に迫る。ストレス感受性モデルでのシナプス・回路変容をさらに調べ、またストレス抵抗性を担う脳領域の入力脳領域や周辺神経回路の変容も調べる。これらのシナプス・回路変容を光・化学遺伝学的に操作し、ストレスに関連した行動・脳活動変化との関係性を検討する。独自に改良した生体分子保持型拡張膨潤法を用い、ストレス感受性モデルの脳内の細胞生物学的変化を観察しつつ、LMDを組み合わせた微細領域の質量分析を行う。健常者ミクログリア様細胞の自然免疫受容体を刺激し、各種オミクス解析を進め、トランスオミクス解析のための準備を進める。
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