2018 Fiscal Year Annual Research Report
Pathophysiological impact of diverse deregulation of tonic inhibition in Angelman syndrome
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18H02777
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
江川 潔 北海道大学, 医学研究院, 助教 (40450829)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡野 栄之 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (60160694)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 発達障害 / GABA抑制 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1 アンジェルマン症候群モデル（AS）マウスの脳領域毎に異なるGABA持続抑制機能不全
ASマウス，WTマウスから皮質・海馬・視床を含む冠状断脳急性スライスを用意し、各々の領域の錐体ニューロンの神経細胞に電位クランプによるパッチクランプ法を適応し、GABA持続抑制を評価した。その結果、皮質・海馬の興奮性ニューロンではGABA持続抑制が減少しているのに対し、視床皮質投射ニューロンでは差がないことを明らかにした。その機序を明らかにする目的に、シナプス外GABA濃度を調整するGAT1について免疫染色をおこない、ASマウスの皮質・海馬ではGAT1発現が亢進しているのに対し、視床では発現自体が低くWTと差がないことを明らかにした。
AS発症遺伝形式によるGABA持続抑制減弱の多様性
分担研究者より供与されたAS患者由来iPS細胞を興奮性および抑制性神経細胞にそれぞれ個別に誘導し、各Genotype毎に発火特性・静止膜プロパティを評価した。iPS細胞にはドキシサイクリン誘導下に発現する興奮性あるいは抑制性神経への分化誘導因子がくみこっまれており、効率よく興奮性・抑制性細胞へ分化させることが可能である。その結果、AS患者由来の神経細胞の膜電位特性は健常者由来の神経と差がなく、発火特性については、特にAS欠失例の抑制性介在ニューロンで発火効率が上昇していることが示された。この結果は、従来のiPS細胞をもちいた先行研究とは異なるものであった。AS患者の神経細胞では、成熟過程は遅延しているものの、最終的な成熟の程度には異常がないと解釈された。抑制介在ニューロンで発火効率がむしろ亢進している結果は、AS患者におけるGABA作動性抑制がシナプス外持続抑制からシナプス性抑制にシフトしていることを示唆しており、今後検討をつづけていく。
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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
初年度の目標としていた、脳領域毎のGABA持続抑制の多様性の証明については目標到達し、すでにその病態生理への関与の解明を目的とした、薬物投与によるレスキュー実験を前倒しでおこなっている。iPS細胞をもちいた、Genotype毎のGABA持続抑制の差異については、まだ結論をだすには至っていないが、発火特性について予想外の結果がえられ、これはGABA持続抑制の不全に係る新たな知見を示唆する可能性のあるものといえ、現在更なる検討をおこなっている。以上から全体としてはおおむね順調に推移していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
1． 脳領域間のGABA持続抑制不全の多様性がASの病態生理にあたえる影響に関する調査
ASマウスに対し、視床投射ニューロン優位にあるいは皮質・海馬錐体細胞特異的にGABA持続抑制を増強させる薬剤を皮下投与し、脳波・けいれん閾値・認知機能への影響を検討することで、脳領域間持続抑制不全不均等がASの病態生理にあたえる影響を検証する。
2．患者iPS細胞由来ニューロンの発火特性による成熟過程の差異とGABA持続抑制評価
昨年度の発火特性に関する結果から、先行研究とあわせて、神経細胞の成熟過程の差異の存在が示唆された。その検証のため、より幼弱な（培養早期の）神経細胞における発火特性を調査する。同時にGABA応答を未熟、成熟過程でパッチクランプ法をもちいて評価する。成熟過程の遅延と発達過程のGABA作動性持続抑制の減少が証明された場合、培養液中にGABAをくわえ持続抑制を補填することで、えられた異常がレスキューされるかを検討する。
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