2019 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding mechanisms for regulation of brain function by circadian clock and the applications for improvement of brain disorders
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18H03944
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
喜田 聡 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80301547)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福島 穂高 東京農業大学, 生命科学部, 助教 (60645076)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 生物時計 / 記憶想起 / 海馬 / ドーパミン / cAMP / AMPA型グルタミン酸受容体 / 時計遺伝子 / サーカディアンリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アデノ随伴ウイルス用いてdnBMAL1あるいはshBMAL1をそれぞれ野生型マウス海馬に発現させた。これらマウスを用いて社会記憶に対するBMAL1のノックダウンの影響を解析した結果、shBMAL1を発現させた場合、明期開始後4時間（ZT4）に社会記憶を評価した場合には社会記憶が認められたが、明期開始後10時間（ZT10）で評価した場合には社会記憶は認められなかった。従って、海馬BMAL１のノックダウンにより、社会記憶は形成されるものの、ZT10において記憶想起に障害が現れ、ドミナントネガティブ型BMAL1発現と同様の結果が観察された。また、ドーパミンD1/5受容体のアンタゴニストを海馬に局所注入すると社会記憶想起が阻害され、一方、このアンタゴニストとcAMP量を増加させるロリプラムを同時に海馬に微量注入すると、D1/5受容体のアンタゴニストによる社会記憶想起障害が改善されたことから、D1/5→cAMP情報伝達経路が記憶想起を正に制御することが明らかとなった。また、BMAL1の標的遺伝子の発現解析並びにChIPアッセイなど論文投稿後の修正依頼の実験を多数実施した。
CREST遺伝子コンディショナル変異マウスから調製した繊維芽細胞のRNA-Seq解析から、CREST欠損細胞では時計遺伝子群の発現異常が示唆された。さらに、CREST遺伝子コンディショナル変異マウスの行動バッテリー解析を進めると共に、 ChIPアッセイ並びにin vitroタンパク質間相互作用解析法を用いてCRESTとBMAL1/CLOCKの関係性の解析を進めた。
野生型マウスとdnBMAL1マウスを用いて、cAMP情報伝達経路を活性化させる因子群に着目し、記憶想起を向上させる受容体アゴニストや栄養素・食品成分のスクリーニングを進め、記憶想起効率を改善する因子群の同定に近づいた。
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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
dnBMAL1マウスの記憶想起障害を証明し、生物時計による記憶想起制御機構の解明については予定していた実験の多くが終了した。さらに、アルツハイマー型認知症や心的外傷後ストレス障害（PTSD）の病態と想起障害との関連性が明らかになりつつあり、さらには、これら疾患の改善方法開発のストラテジーの方向性も見えてきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き、shBMAL1あるいは光感受性cAMP産生酵素をアデノ随伴ウイルス（AAV）により海馬に発現させ、想起に対するBMAL1並びにcAMPの濃度変化の影響を解析する。また、cAMP情報伝達経路を操作する薬剤を用いて、BMAL1変異マウスに対するレスキュー実験、また、様々な海馬依存性記憶の想起に対する影響を解析し、cAMP情報伝達経路を標的とした記憶想起制御方法に繋げる。cAMP情報伝達経路を標的にする食品成分の候補は絞られつつあるので、これらを重点的に解析し、記憶想起改善方法の開発を試みる。特に、心的外傷後ストレス障害（PTSD）とアルツハイマー型認知症においても、記憶想起の観点からの病態の理解と改善を試みる。また、海馬やSCNにおけるCREST欠損の影響を解析することで、サーカディアンリズムに対するCRESTの役割を解析する。
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