統合失調症脆弱因子PACAPによるmiRNAを介した精神行動の制御機構の解析

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K08269
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 早田 敦子 大阪大学, 連合小児発達学研究科, 助教 (70390812)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 統合失調症 / miRNA / 樹状突起スパイン / PACAP / 神経回路

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、統合失調症の新たな治療標的分子やパスウェイを見出すことを目的として、統合失調症脆弱因子である神経ペプチドのPACAPとその下流のmiRNAによる認知機能や精神行動、それらに関わる神経回路を制御する仕組みを個体レベルで明らかにし、病態の分子メカニズムの解明を目指すものである。28年度は、研究実施計画に基づき主に以下の成果を得た。
①PACAPによるmiRNA発現制御のシグナル解析
マウス初代培養神経細胞において、阻害剤を用いた下流シグナルを解析した結果、PACAPによるmiRNAの発現および樹状突起スパインの増加には、G蛋白質を介したシグナルは関与していないことを明らかにした。また、PACAPが、miRNA成熟の制御機構に関わる可能性を検討した。miRNAは単独で働かずに、RISC（RNA-induced silencing complex）とよばれるRNA-タンパク質複合体を形成して機能することが知られている。この複合体の中心的役割を示すAgo2がPACAPにより発現上昇することを明らかにした。
②PACAP欠損マウスにおけるmiRNA過剰発現による認知記憶障害の改善効果の検討
シナプシンプロモーターにより、神経細胞特異的にmiRNAと蛍光蛋白質Venusを発現するレンチウイルスを作製した。マウス脳の海馬CA1へのウイルス導入法を確立し、ウイルス導入後2～3週間の神経細胞を観察した結果、神経細胞の可視化およびスパイン形態の計測が可能であることが確認できた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

PACAPによるmiRNAの発現に関わるシグナルパスウェイが明らかになっただけでなく、PACAPがRICSにも影響を及ぼす可能性も出てきたのは、大きな成果である。また、作製したレンチウイルスがきちんと発現していることや、CA1に導入するテクニックが確立でき、スパイン形態が解析できることがわかったため、予定通りウイルス投与時の行動解析にシフトすることができると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

PACAP欠損マウスにおけるmiRNA過剰発現による認知記憶障害の改善効果の検討
統合失調症様の精神行動異常の認められるPACAP欠損マウスの脳内に、レンチウイルスを用いて神経細胞特異的にmiRNAを過剰発現し、統合失調症の症状の１つである認知・記憶に対する改善効果を検討する。具体的には、PACAP欠損マウスにおいて、スパインの形態異常が認められた海馬CA１の両側にmiRNAを導入し、発現確認後に行動試験を行う。行動解析は、PACAP欠損マウスの認知記憶障害を確認することができる試験である物体探索認知記憶試験（Object Recognition Test：ORT）、強制水泳試験（Forced Swimming Test：FST）、Y迷路試験（Y-Maze Test ）を実施する。

Research Products

• [Journal Article] Differential gene expression profiles in neurons generated from lymphoblastoid B-cell line-derived iPS cells from monozygotic twin cases with treatment-resistant schizophrenia and discordant responses to clozapine (2017)
  • Author(s): Nakazawa T, Kikuchi M, Ishikawa M, Yamamori H, Nagayasu K, Matsumoto T, Fujimoto M, Yasuda Y, Fujiwara M, Okada S, Matsumura K, Kasai A, Hayata-Takano A, Shintani N, Takuma K, Akamatsu W, Okano H, Nakaya A, Hashimoto H, Hashimoto R.
  • Journal Title: Schizophr. Res. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.schres.2016.10.012.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Double In situ Hybridization for MicroRNAs and mRNAs in Brain Tissues (2016)
  • Author(s): Kasai A, Kakihara S, Miura H, Okada R, Hayata-Takano A, Hazama K, Niu M, Shintani N, Nakazawa T, Hashimoto H.
  • Journal Title: Front. Mol. Neurosci. Volume: 9 Pages: 216
  • DOI: 10.3389/fnmol.2016.00126
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prostaglandin D2 signaling mediated by the CRTH2 receptor is involved in MK-801-induced cognitive dysfunction. (2016)
  • Author(s): Onaka Y, Shintani N, Nakazawa T, Kanoh T, Ago Y, Matsuda T, Hashimoto R, Ohi K, Hirai H, Nagata KY, Nakamura M, Kasai A, Hayata-Takano A, Nagayasu K, Takuma K, Ogawa A, Baba A, Hashimoto H.
  • Journal Title: Behav. Brain Res. Volume: 314 Pages: 77-86
  • DOI: 10.1016/j.bbr.2016.07.050.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] De novo POGZ mutations in sporadic autism disrupt the DNA-binding activity of POGZ (2016)
  • Author(s): Matsumura K, Nakazawa T, Nagayasu K, Gotoda-Nishimura N, Kasai A, Hayata-Takano A, Shintani N, Yamamori H, Yasuda R, Hashimoto R, Hashimoto H.
  • Journal Title: J. Mo.l Psychiatry Volume: 4 Pages: －
  • DOI: 10.1186/s40303-016-0016-x.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Whole-exome sequencing and neurite outgrowth analysis in autism spectrum disorder. (2016)
  • Author(s): Hashimoto R, Nakazawa T, Tsurusaki Y, Yasuda Y, Nagayasu K, Matsumura K, Kawashima H, Yamamori H, Fujimoto M, Ohi K, Umeda-Yano S, Fukunaga M, Fujino H, Kasai A, Hayata-Takano A, Shintani N, Takeda M, Matsumoto N, Hashimoto H.
  • Journal Title: J. Hum. Genet. Volume: 61 Pages: 199-206
  • DOI: 10.1038/jhg.2015.141.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Implications of PACAP signaling in psychiatric disorders. (2016)
  • Author(s): Hashimoto H, Shintani N, Ago Y, Hayata-Takano A, Nakazawa T, Hashimoto R, Matsuzaki S, Katayama T, Tohyama M, Matsuda T, Baba A.
  • Journal Title: Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide ― PACAP Volume: 11 Pages: 757-766
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ASD-associated de novo mutations in POGZ impair the DNA-binding activity of POGZ (2016)
  • Author(s): Nakazawa T, Matsumura K, Nagayasu K, Kasai A, Hayata-Takano A, Shintani N, Takuma K, Yamamori H, Yasuda Y, Hashimoto R, Hashimoto H.
  • Organizer: The 55th Annual Meeting, ACNP
  • Place of Presentation: Florida, USA
  • Year and Date: 2016-12-04 – 2016-12-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 統合失調症関連遺伝子のマウス脳における発現解析 (2016)
  • Author(s): 岩田晋平，松村憲佑, 永安一樹，馬場優志，笠井淳司，早田敦子，新谷紀人，田熊一敞, 中澤敬信, 橋本均
  • Organizer: 第130回日本薬理学会近畿部会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2016-11-19 – 2016-11-19
• [Presentation] VPAC2 receptor inhibits neurite outgrowth and branching of cortical neurons by a PKA-dependent mechanism (2016)
  • Author(s): Hashimoto H, Ago Y, Hayata-Takano A, Kawanai T, Yamauchi R, Waschek JA.
  • Organizer: The 46th Annual Meeting of the Society for Neuroscience (Neuroscience 2016)
  • Place of Presentation: San Diego, California, USA
  • Year and Date: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 神経細胞の成熟におけるPACAPとBDNFの役割 (2016)
  • Author(s): 早田敦子, 加茂俊彦, 勢力 薫, 尾形勝弥, 中澤敬信, 吾郷由希夫, 永安一樹, 笠井淳司, 新谷紀人, 橋本 均
  • Organizer: 第59回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2016-09-08 – 2016-09-10
• [Presentation] Overactivation of the VPAC2 receptor during the early postnatal period causes prefrontal synaptic abnormalities and cognitive dysfunction in mice (2016)
  • Author(s): Ago Y, Hayata A, Kawanai T, Yamauchi R, Waschek J, Hashimoto H.
  • Organizer: The 30th CINP World Congress of Neuropsychopharmacology,
  • Place of Presentation: ソウル(韓国)
  • Year and Date: 2016-07-03 – 2016-07-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マウス新生仔期のVPAC2受容体過剰活性化は感覚情報処理機能障害と認知機能障害を引き起こす (2016)
  • Author(s): 吾郷由希夫, 早田敦子, 河内琢也, 山内良介, Waschek James, 橋本 均
  • Organizer: 第46回日本神経精神薬理学会年会
  • Place of Presentation: ソウル(韓国)
  • Year and Date: 2016-07-02 – 2016-07-03
• [Presentation] 認知機能制御におけるプロスタグランジンDP2受容体の役割 (2016)
  • Author(s): 新谷紀人、尾中勇祐、叶拓也、中澤敬信、吾郷由希夫、松田敏夫、橋本亮太、大井一高、平井博之、永田欽也、中村正孝、笠井淳司、早田-高野敦子、永安一樹、馬場明道、橋本均
  • Organizer: 第46回日本神経精神薬理学会年会
  • Place of Presentation: ソウル(韓国)
  • Year and Date: 2016-07-02 – 2016-07-03
• [Presentation] 統合失調症におけるVIP/PACAP受容体VPAC2活性化の病態的意義 (2016)
  • Author(s): 吾郷由希夫, 河内琢也, 山内良介, 早田敦子, James Waschek, 橋本 均
  • Organizer: 第13回GPCR研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2016-05-13 – 2016-05-14
• [Remarks] 大阪大学大学院 連合小児発達学研究科 附属子どものこころの分子統御機構研究センター
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/kokoro/top.htm
• [Remarks] 大阪大学大学院 薬学研究科 神経薬理学分野
  • URL: http://molpharm.umin.jp/index.html