The bioenergetic dysfunction in ASD focusing on free radicals

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K21754
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 松崎 秀夫 福井大学, 子どものこころの発達研究センター, 教授 (00334970)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平山 暁 筑波技術大学, 保健科学部, 教授 (20323298)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: 自閉症 / 酸化ストレス / フリーラジカル / 社会性

Outline of Annual Research Achievements

自閉スペクトラム症（ASD）は社会性の障害、コミュニケーションの障害、興味対象の制限を臨床的特徴とする発達障害である。早期診断はASD臨床の最重要課題であるが、この領域の臨床医が決定的に不足している現状から、早期診断には客観性・信頼性の高いバイオマーカーが求められてきた。
我々はASDにおける酸化ストレスの役割に注目し、フリーラジカルの末梢血中消去活性測定が未就学ASD児童の早期診断に役立つ可能性を見出して論文投稿を行ったが、サンプルサイズが小さい、年齢層が限られている等のコメントがあった。そこで学齢期（6歳以上）のASD児童の血液検体を収集して、複数の活性酸素種について電子スピン共鳴装置（Electron Spin Resonance：ESR）によるフリーラジカル消去活性測定を行った。学齢期と未就学の児童で計45例の自閉症者検体、計58例の定型発達者検体をESRスピントラップ法で評価比較したところ、一重項酸素、ヒドロキシラジカル、スーパーオキサイド、アルコキシラジカルの４種のフリーラジカル消去活性パターンが有意差を示した。このうちヒドロキシラジカル消去活性減少、スーパーオキサイドとアルコキシラジカルの消去活性増大のパターンは学齢期と未就学のASD児童に共通していて、特に6歳以下の子供におけるASDの診断のための非常に強力な非行動的ツールとして役立つことが確認できた。2020年度には論文をまとめ投稿してScientific Reports誌に受理された。出願中だった特許も取得できた。
メタボローム解析、末梢血リンパ芽球の遺伝子解析、注視点検出装置を用いた社会性評価は、コロナウイルス感染拡大防止のための研究環境集約措置によって行われなかった。

Research Products

• [Journal Article] VLDL-specific increases of fatty acids in autism spectrum disorder correlate with social interaction． (2020)
  • Author(s): Usui N, Iwata K, Miyachi T, Takagai S, Wakusawa K, Nara T, Tsuchiya KJ, Matsumoto K, Kurita D, Kameno Y, Wakuda T, Takebayashi K, Iwata Y, Fujioka T, Hirai T, Toyoshima M, Ohnishi T, Toyota T, Maekawa M, Yoshikawa T, Maekawa M, Nakamura K, Tsujii M, Sugiyama T, Mori N, Matsuzaki H*．
  • Journal Title: EBioMedicine Volume: 58 Pages: 102917
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2020.102917
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A potential role of fatty acid binding protein 4 in the pathophysiology of autism spectrum disorder. (2020)
  • Author(s): Maekawa M, Ohnishi T, Toyoshima M, Shimamoto-Mitsuyama C, Hamazaki K, Balan S, Wada Y, Esaki K, Takagai S, Tsuchiya KJ, Nakamura K, Iwata Y, Nara T, Iwayama Y, Toyota T, Nozaki Y, Ohba H, Watanabe A, Hisano Y, Matsuoka S, Tsujii M, Mori N, Matsuzaki H, Yoshikawa T.
  • Journal Title: Brain Communication Volume: 2(2) Pages: fcaa145
  • DOI: 10.1093/braincomms/fcaa145
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Increased plasma lipoprotein lipase activity in males with autism spectrum disorder. (2020)
  • Author(s): Hirai T, Usui N, Iwata K, Miyachi T, Tsuchiya KJ, Xie MJ, Nakamura K, Tsujii M, Sugiyama T, Matsuzaki H*.
  • Journal Title: Research in Autism Spectrum Disorders Volume: 77 Pages: 101630
  • DOI: 10.1016/j.rasd.2020.101630
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Simultaneous evaluation of antioxidative serum profiles facilitates the diagnostic screening of autism spectrum disorder in under-six-year-old children． (2020)
  • Author(s): Hirayama A, Wakusawa K, Fujioka T, Iwata K, Usui N, Kurita D, Kameno Y, Wakuda T, Takagai S, Hirai T, Nara T, Ito H, Nagano Y, Oowada S, Tsujii M, Tsuchiya KJ, Matsuzaki H*.
  • Journal Title: Scienific Reportts Volume: 10（1） Pages: 20602
  • DOI: 10.1038/s41598-020-77328-z.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] VLDL-specific increases of fatty acids in autism spectrum disorders correlate with social interaction. (2020)
  • Author(s): Matsuzaki H, Iwata K, Usui N.
  • Organizer: 第63回日本神経化学会、2020年9月10日、WEB開催
• [Presentation] 自閉スペクトラム症のエネルギー代謝異常の研究． (2020)
  • Author(s): 松﨑秀夫
  • Organizer: 第11回自閉症学研究会、2021年1月24日、WEB開催
• [Patent(Industrial Property Rights)] 自閉症スペクトラム障害の判定方法、自閉症スペクトラム障害の判定用キット及び測定データ取得方法 (2019)
  • Inventor(s): 平山暁、松﨑秀夫
  • Industrial Property Rights Holder: 平山暁、松﨑秀夫
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 6830578