2012 Fiscal Year Annual Research Report
精神疾患患者死後脳における神経細胞ゲノム動態の解析
| Project Area | Unraveling micro-endophenotypes of psychiatric disorders at the molecular, cellular and circuit levels. |
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| Project/Area Number |
24116009
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岩本 和也 東京大学, 医学部附属病院, 特任准教授 (40342753)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | トランスポゾン / 体細胞変異 / エピゲノム |
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| Research Abstract |
脳神経系細胞が含むゲノムDNAにはコピー数多型、染色体異数性、転移因子挿入パターン多型など様々な体細胞変異が起きていること、また、環境要因が作用しDNAメチル化状態などのエピゲノム状態が変動していることが知られている。これらの現象およびその破たんは、脳神経細胞の機能・構造ひいては高次脳機能に多大な影響を与えることが考えられる。しかしこれまで、統合失調症などの精神疾患では深く研究されていない。本計画研究では、死後脳試料から神経細胞を単離する技術を用い、患者神経細胞ゲノムを用い、体細胞ゲノム変異の探索と、DNAメチル化状態などエピゲノム状態を明らかにすることを目的とする。
H24年度は、米国スタンレー財団より提供された多数例の健常者及び統合失調症患者凍結死後脳から、セルソーターを用い神経細胞核および非神経細胞核の単離を行った。神経細胞核及び非神経細胞核それぞれのフラクションからゲノムDNAを抽出した。体細胞変異に関してはトランスポゾンLINE-1のコピー数定量、および小数例でのエクソーム・全ゲノム解析を行った。その結果、統合失調症患者死後脳神経細胞においてLINE-1のコピー数増大を認めた。エクソーム解析、全ゲノム解析についてはデータを取得し、基本的な変異のマッピングを行っている。シトシン修飾状態（DNAメチル化状態及びハイドロキシル化状態）については、少数検体を用い全ゲノムバイサルファイトシークエンシングを行った。顕著なメチル化差異と共に、神経細胞における非CpG部位のメチル化蓄積などを認めた。ハイドロキシメチルシトシンについては、ドットブロットを用いた定量法を確立し、神経細胞におけるハイドロキシメチルシトシンの顕著な濃縮を認めた。さらにChip-Seqの変法を用いハイドロキシメチルシトシンの網羅的解析を試み、神経細胞と非神経細胞で顕著なパターンの違いを同定した。今後、患者サンプルを用いた関連研究に移行する。
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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
主なサンプルにおける神経細胞・非神経細胞の単離とゲノムDNA抽出が終了し、ゲノム・エピゲノム解析のための高品質な材料を取得できた。また、トランスポゾンLINE-1についてゲノム中のコピー数測定を終了し、特に統合失調症での有意な上昇を認めた。その他、体細胞変異検出のためのゲノム解析も順調に進展している。一方のエピゲノム解析については、神経細胞・非神経細胞の全ゲノムのバイサルファイト解析のデータ取得に成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、トランスポゾンLINE-1の増加について、その因果関係を動物モデルや細胞モデルを用いて検証を行う。また、全ゲノム解析のデータを用い、体細胞変異同定のためのパイプライン作成を目指す。エピゲノム解析については、コストパフォーマンスを考慮しながら、全ゲノム解析と部位特異的解析を組み合わせるように実験系を確立する。おおむね全ての網羅的解析において技術的な困難さは解決したものの、出発ゲノムDNA量に制限があるため、全体的に微量での実験系を確立していく必要がある。特にハイドロキシメチルシトシン解析については、現行の実験系では多数サンプルでの検討は困難であると思われ、今後の課題である。
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