2020 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炎症誘導分子投与により誘導したストレス感受性モデル動物において、これまでのデータ駆動型解析により関与が推定された転写・エピゲノム制御因子やシグナル伝達分子の関与を薬理学実験や分子生物学実験を用いて検証しつつ、関連遺伝子の欠損マウスの作出も進めた。また、mPFCなどストレス関連脳領域においてプロテオーム解析やトランスクリプトーム解析等を行うとともに、薬理学的遺伝学手法等を用いて当該脳領域への介入操作を実施し、その機能重要性を確認した。一細胞RNA-seq/ATAC-seq解析、神経活動の全脳マッピング、GCaMPカルシウムセンサー等を使った神経細胞の活動・形態変化のインビボライブイメージング法の最適化を実施し、実測定に着手した。なかでもストレス感受性制御への寄与が想定されるマイクログリア細胞やドパミン細胞に着目して、健常者の当該細胞における自然免疫受容体シグナル伝達の個体差を確認し、精神疾患患者検体を用いた臨床研究のための準備を整えた。
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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
これまでの解析で、ストレス感受性モデル動物で階層縦断的因果律解明の起点となる候補分子群を同定してきたが、本年度はその分子操作を行った病態生理的意義の解析に進んでいる。さらに、ストレス病態の分子階層と細胞集団や神経回路の階層を繋げるため、一細胞オミクス解析、全脳の神経活動マッピング、インビボライブイメージング、多点脳波測定によるネットワーク解析にも着手している。これまでにLMDによる組織切片から切り出し単離した活性化状態の異なるミクログリアの単一細胞からのペプチドミクスを行なった。また、シナプス部位における変化を調べるために切り出し分解能を10倍増強する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しLMDで切り出すことに成功した。これらの研究成果の応用を目指したトランスレーション研究への展開を鑑み、臨床研究のための基礎となる健常者ミクログリア様細胞のデータも収集し、その基盤を確立できた。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候補分子群の病態生理的意義を遺伝子発現制御や阻害薬を用いてさらに調べる。今年度に立ち上げた一細胞オミクス解析、膨潤法を改良した生体分子保持型拡張膨潤法で切り出した細胞小片の質量分析、全脳の神経活動マッピング、インビボライブイメージングによる実証実験を強化し、分子階層と細胞集団や神経回路の階層を繋げることで、本新学術領域が目標として掲げるマルチスケールの病態理解を推進する。神経回路選択的な分子・神経活動操作も実施し、階層縦断的因果律の解明を目指す。精神疾患患者由来のミクログリア様細胞などのデータを取得し、マウスで得られたストレス感受性に関する炎症系シグナル、とくに自然免疫受容体シグナル伝達の関与が精神疾患患者にも外挿できるかを検証し、トランスオミクス解析で分子ネットワークの数理モデル作出を目指す。
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