Analysis of behavior and monoaminergic metabolisim of CNS (central nervous system) of mouse model expressing impulsive behaviors.

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K10285
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: 川嵜 弘詔 福岡大学, 医学部, 教授 (50224762)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: cAMP-GEFII / 細胞内情報伝達系 / 衝動性制御 / ノックアウトマウス / 行動解析 / マイクロダイヤリシス / モノアミン

Outline of Annual Research Achievements

申請者らは，我々が同定したcAMP-GEFIIの中枢神経における機能解析を行うため，cAMP-GEFII ノックアウト(KO)マウス（CG2-KO マウス）を作製した．本CG2-KO マウスは，種々の行動解析の結果，衝動性制御不全モデルマウスとなる可能性が示唆された(2015, Kobayashi et al)．
衝動性制御不全は，種々の精神疾患において共通に見られ，衝動性を引き起こす脳内の責任部位としては, 眼窩面皮質，側坐核などが報告されており，また，衝動性制御不全とセロトニンやドーパミンなどのモノアミン系神経伝達物質の機能および代謝異常の関連も示唆されている．本研究では，CG2-KOマウスの行動解析により，衝動性制御における脳部位とモノアミン動態の関連を明らかにし，衝動性の抑制回路機構を解明することを目的とした．
CG2-KOマウスは連携研究者である理研・糸原重美，小林祐樹により作成され研究が進められてきたが，本研究では福岡大学医学部精神医学教室においてCG2-KOマウスを対象とした脳内モノアミンとその代謝産物を経時的に行動解析と並行して測定することを計画している．平成30年度は平成29年度に続き実験室の整備をさらに進めるとともに、移管したマウスの繁殖と系統の維持を試みた。ヘテロのCG2遺伝子欠損を持つ移植出生仔の両親を交配し仔世代を得たが、その出生比率は野生型：１に対し，ヘテロ：２，ホモ：０．３となり、ハーディー・ワインベルクの法則からのズレが確認された。また成長後にまだらに脱毛が起きる個体が多く確認された。CG2-KOにおける衝動性制御の以上は報告されているが、発生や成長に関わる異常も注意深く観察する必要がある．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究計画書では平成30年度中は、平成29年度の行動解析とin vivo 微少透析膜法（マイクロダイヤリシス法）によるモノアミンの測定および細胞種特異的な条件変異KO マウスの行動解析を進めるとともに，前頭前野皮質神経細胞における電気生理学的特性の解析および発達後におけるcAMP-GEFII の衝動性制御の役割の解析を進めることを予定していた．申請者は連携研究者である糸原，小林とともにCG2-KO マウスにおいてOpen Field 課題と5CSRTT を行っており，行動解析に関する実験条件はすでに決定している．平成30年度においては行動解析と並行し経時的な脳内モノアミン動態の測定を行う予定であった．
平成29年度中に連携研究者である後藤玲央の協力のもと，P1A実験室の整備が完了し， CG2-KOマウスの移送，凍結精子の作成・保存を行い，平成30年度には個体再生と繁殖を試みるに至った．しかし，前項で述べたように実験に使用するためのホモのノックアウト個体を得ることが難しく，安定したコロニーの構築には至らなかった．
このように，平成30年度にCG2-KOマウスのコロニーを構築し安定した実験を行うことができなかったため、本研究はやや遅れているものと判断した．

Strategy for Future Research Activity

平成29年度の活動により，マイクロダイヤリシス法により経時的に脳局所モノアミン動態を測定する環境が整い，HPLCの安定稼働も確認することができた，またCG2-KOマウスの移送も完了した．しかし平成30年度前半に予定していたCG2-KOマウスの安定したコロニーを構築するには至らなかった。令和元年度はCG2-KOマウスのコロニーの拡大を行い，実験に必要な数を安定して入手できる環境を整える．CG2-KOマウスのコロニーが立ち上げり生体マウスの安定供給が可能になるまでの間は，通常マウスを使いマイクロダイヤリシスの安定稼働の実現を目指す．
最初の解析対象は，前述の理由に加え脳に占める体積が大きいため他の領域にくらべマイクロダイヤリシスのプローブを挿入しやすいことから線条体と設定しているが，候補としては衝動性制御の責任部位と示唆されている眼窩面皮質，側坐核や，cAMP-GEFII 遺伝子が強く発現している皮質，海馬，線条体，手綱核，小脳などが考えられる．実験の進捗に合わせ随時，新たな領域の測定を進める．
本研究では，我々が連携研究者とともに準備しているcAMP-GEF II floxed マウスを元に，ｃAMP-GEFII条件変異KO（条件変異CG2-KO）マウスを作製し，多動や衝動性制御の責任領域を明らかにしてゆくことも視野に入れている．
過去に我々の行った研究では，皮質興奮性神経細胞のcAMP-GEF II が衝動的な反応制御に関わることが示唆されている．本研究ではこれらの条件変異KO マウスの行動解析を行うことによってcAMP-GEFII が衝動性制御を担っている脳領域と細胞種を明らかにする．