2021 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 – 2023-03-31
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| Keywords | 自閉スペクトラム症 / Shank3 / 病態モデルマウス / 行動解析 / ケモカイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では４つの課題を計画した。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：社会性異常行動の起因となる分子は？ 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？ 昨年度に引き続き、課題１と課題３を中心に行った。さらに、課題２および課題４についても知見を重ねた。
課題１について：複数のShank3ノックアウトマウス（Shank3-nKO）家系において、仔マウスとの対面試験から、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、定量的な解析を実施した。本年度はShank3-nKOマウスに加え、Cre/LoxPシステムを用いたコンディショナルノックアウト（Shank3-cKO）マウスも用いることで、社会性異常行動に関わるニューロンの解析を進めた。
課題３について：これまでに、成体のShank3-nKOマウスと野生型マウスの大脳皮質サンプルを用いたマイクロアレイ解析から異なる発現を示す遺伝子としてCCL21を特定した。本年度、リアルタイムPCRを用いた詳細な発現解析を進めるとともに、行動様式が異なるShank3-nKOマウスについて、RNA-sequence法を用いて社会性異常行動の起因となる分子探索を行った。
課題４について：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ついて、昨年度に引き続き、超音波マイクとビデオカメラをリンクさせた超音波発信と動作との相関解析を進めた。本年度、さらに、哺育行動を判定するため、仔マウスを巣に連れ戻すリトリービング行動に関して、実験方法ならびに解析方法を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
社会性を判定する行動解析として、ICRの仔マウスとの対面試験を行い、１）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、の行動様式の定量的な解析方法を確立し、複数のShank3-nKOマウス家系ならびにShank3-cKOマウスの行動様式を判定した。Shank3-cKOマウスはfloxマウスとCre-ドライバーマウスの掛け合わせにより誕生させるため、時間がかかる。一昨年からのコロナウイルス感染防御対策による実験の中断により、特にコンディショナルノックアウトマウスに関する研究に遅れが生じたが、ようやく実験が開始でき、結果を積み重ねることができるようになった。一方、課題３における分子探索研究についても、昨年から実験が順調に進められるようになってきたことから、マイクロアレイ法に加えRNA-sequence法を用いたトランスクリプトーム解析を開始した。これらの行動解析ならびに分子発現解析を遂行するため、研究機関をさらに１年間延長した。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題１：現在進めているShank3-nKOマウスおよびShank3-cKOマウスを用いた対面試験やオープンフィールド試験の比較検討から、異常行動に関わるニューロン（神経回路）に関する知見を蓄積する。
課題２：成体マウスに加え、若齢マウスにおける行動解析から、異常行動の発現時期の特定を目指す。
課題３：これまでのトランスクリプトーム解析から得られた知見に基づき、リアルタイムPCR法やウエスタンブロッティング法を用いて候補分子の詳細な発現解析を行う。さらに、免疫組織解析法から、候補分子の発現細胞の特定を目指す。これらの知見に基づき、候補分子と異常行動との関連性を検討する。
課題４：：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ならびに仔マウスの動作との相関解析法を用いて、Shank3-nKOマウスおよびShank3-cKOマウスにおける解析を継続する。
以上、社会性行動異常を惹起する神経回路ならびにその関連分子を明らかにすることで、Shank3欠損マウスが示す自閉スペクトラム症様異常行動の組織ならびに分子レベルでの解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
本研究で用いる遺伝子改変マウスのほとんどは独自に作出したマウスであることから、自家繁殖による系統維持は必須である。本研究では、生後1週間までの新生児期に行う超音波発信測定から、生後3か月齢以上の成体マウスで行う社会性試験およびオープンフィールド試験と幅広い週齢のマウスを取り扱う。さらに、Cre/loxPシステムを用いた複数のコンディショナルノックアウトマウスにおける行動解析も行っていることから実験が長期に渡るため、厳密なスケジューリングが必要となる。2020年度以降、コロナウイルス感染防止のため遺伝子改変マウスの系統維持を中心に行い、他の研究は状況を見ながら進めた。そこで、予定の実験計画に遅延が生じたため、さらに１年間研究期間を延長した。
2022年度の予算の使用は、マウスの飼育管理費や組織解析や分子発現解析に用いる試薬・消耗品などの物品費が主たる使用予定であるが、成果発表（日本神経精神薬理学会や日本分子生物学会など）にも使用する予定である。
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