2018 Fiscal Year Research-status Report
自閉スペクトラム症病態モデルマウスの社会性異常行動の起因となる神経回路の特定
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18K06527
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
内野 茂夫 帝京大学, 理工学部, 教授 (30392434)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 自閉スペクトラム症 / Shank3 / 遺伝子改変マウス / 行動解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では４つの研究課題を計画している。課題１：社会性異常行動に関わるニューロンは？ 課題２：社会性異常行動はいつ惹起されるのか？ 課題３：社会性異常行動を起因する分子は？ 課題４：コミュニケーション障害と社会性異常行動は相関するのか？ 本年度は、この課題のうち課題１と課題３を中心に行った。
課題１について：複数のShank3欠損マウス家系において、仔マウスとの出くわせ実験から、社会性の行動異常として１）他マウスへとの接触を避ける警戒性、２）噛みつきなどの攻撃性、３）執拗な追い回し、４）他マウスを認識しない（接触しない）、を定義し、定量的な解析方法を確立した。また、現在までに、我々を含む複数の研究グループが異なる方法で複数のShank3欠損マウス系統を作出しているが、各グループの研究結果の解釈は難しい。その原因として、複数存在するSHANK3アイソフォームの分子構造およびその脳内発現プロファイルが未解明である点が挙げられる。そこで、分子実体が明らかにされていないSHANK3dとSHANK3eアイソフォームの分子実体の解明を行った。さらに、我々が作出したSHANK3アイソフォームの発現をGFPによりモニターできるShank3-GFPトランスジェニックマウスを用いて、SHANK3aおよびSHANK3cアイソフォームの脳発達期の脳内発現プロファイルも作成した。これらの結果は、他研究グループで行っているShank3欠損マウスの社会性行動解析との比較検討を行う上で、重要な知見になる。
課題３について：成体のShank3欠損マウスと野生型マウスの大脳皮質サンプルを用いて、マイクロアレイ解析から異なる発現を示す遺伝子を特定した。今後、これらの遺伝子について、リアルタイムPCR法等を用いて脳発達期の経時的な発現解析を行う予定である。
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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
昨年までの社会性行動解析の予備実験では、雄のShank3欠損マウスが示す攻撃性と雌のShank3欠損マウスが示す抱え込み（過剰な毛繕いなど）が行動異常の指標と考えられた。しかし、複数の家系のShank3欠損マウスで行動解析を行ったところ、他の異常行動も確認された。例えば、メスマウスの攻撃性や抱え込む前の追い回し、また、全く他マウスに近づかず逃げるマウスも観察された。そこで、これらの行動を定義し、定量的な解析方法を確立した。一方、これまでの研究からSHANK3には複数のアイソフォーム（少なくともSHANK3aからSHANK3fの６種類）の存在が確認されていたが、その分子実体および脳内発現プロファイルは明らかにされていない。我々は、これまでにSHANK3aとSHANK3cアイソフォームの発現をGFPの発現でモニターできるShank3a-GFPマウスとShank3c-GFPマウス（ともにトランスジェニックマウス）を作出していた。本年度、これらのマウスを用いて脳発達期の各SHANK3アイソフォームの発現プロファイルを作成した。その結果、SHANK3cアイソフォームは一部の抑制性ニューロンで発現していることが確認できた。我々はCre/LoxPシステムを用いたコンディショナル欠損マウスも保有している。当初複数のCreドライバーマウスの導入を計画していたが、まずは抑制性ニューロンのみでSHANK3を欠損させるためGAD-Creマウスの導入を優先的に進める予定である。さらに、新たなSHANK3dおよびSHANK3eアイソフォームの分子実体を明らかにし、複数の学会で発表した。また、Shank3欠損マウスと野生型マウスの大脳皮質サンプルを用いてマイクロアレイ解析から、発現が異なる遺伝子を特定した。
以上、研究の進捗は概ね当初の計画通りである。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題１：社会性異常行動に関わるニューロンは？：本年度確立した社会性行動の定量的解析法を用いて、Shank3欠損マウス各家系ごとの解析を行い、遺伝的バックグランドと各マウスの個性について明らかにする。さらに、Shank3-floxマウスとNestin-CreおよびGAD-CreマウスによるShank3コンディショナル欠損マウスを用いて、抑制性ニューロンの社会性行動異常への関与を明らかにする。
課題２：社会性異常行動はいつ惹起されるのか？：離乳後の１ヶ月齢マウスから社会性行動解析を行うことで、本課題を進める。
課題３：社会性異常行動を起因する分子は？：本年度行ったマイクロアレイ解析から、候補分子を複数取得した。今後、リアルタイムPCRやウエスタンブロッティングを用いて、候補分子について野生型マウスとShank3欠損マウスの生後の若齢期から成体までの経時的な脳内発現解析を行う。
課題４：コミュニケーション障害と社会性異常行動は相関するのか？：マウスのコミュニケーションとして、我々は母子間コミュニケーションの一つである新生児マウスが発信する超音波に着目し研究を進めている。これまでに、超音波マイクとビデオカメラをリンクさせ、超音波発信と行動との相関を解析している。すでに、一部のShank3欠損マウス家系においてデータを取得している。今後、さらに家系を増やし解析を継続する。
本年度、新たなSHANK3アイソフォームとしてSHANK3dとSHANK3eアイソフォームの分子構造の解析を行った。さらに、Shank3a-GFPおよびShank3c-GFPトランスジェニックマウスを用いて、各アイソフォームの脳内発現を解析した。本課題は、社会性行動異常を含めたShank3欠損マウスが示す自閉スペクトラム症様症状を分子レベルで理解する上で極めて重要な知見となると考えられる。
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