2020 Fiscal Year Annual Research Report
多次元脳神経画像とゲノムによる精神疾患の脳病態に基づく新たな診断体系の構築
Project/Area Number |
20H03611
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Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
Principal Investigator |
橋本 亮太 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 精神疾患病態研究部, 部長 (10370983)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 健一郎 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 精神疾患病態研究部, 室長 (20362535)
松本 純弥 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 精神疾患病態研究部, 室長 (10635535)
長谷川 尚美 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 精神疾患病態研究部, リサーチフェロー (70865906)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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Keywords | 統合失調症 / 精神疾患 / 脳神経画像 / MRI / 大脳皮質下体積 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、多施設で大規模に統合失調症、双極性障害、うつ病、自閉スペクトラム症の脳神経画像を収集し、年齢、性別などを共変量として、メタアナリシスを行う。大脳皮質下体積のみならず、大脳皮質厚や、拡散テンソル画像や安静時機能的MRI画像を用いて、各脳部位の特徴量の異常を説明できるような脳部位間を結ぶ微細白質構造や機能的な脳部位間のコネクティビティを検討し、精神疾患横断的に、統合失調症、双極性障害、うつ病、自閉スペクトラム症において、疾患特異的な異常及び疾患に共通する脳病態を同定する。既存の精神疾患の客観的診断基準に資する成果を得るだけでなく、脳病態に基づく新たな診断体系モデルの構築を目的とする。 本年度は、統合失調症、双極性障害、うつ病、自閉スペクトラム症、健常者の三次元脳構造画像、拡散テンソル画像、安静時機能的MRI画像、ニューロメラニン画像を92例収集した。多次元の脳神経画像の特徴量の抽出するために、14大学の37のMRI機種の49プロトコールのMRI画像データの整備を行った。具体的には、各施設からのMRIデータ(三次元脳構造画像、拡散テンソル画像、安静時機能的MRI画像)の確認、三次元脳構造画像から解析したFreeSurfer data(大脳皮質下体積及び大脳皮質体積、大脳皮質厚、大脳皮質面積)と拡散テンソル画像から解析した拡散テンソル値(FA, MD, RD, AD)のクオリティチェック、各施設と施設間におけるデータの個人の重複チェックを行った。最も数の多い統合失調症についての予備的な解析を行い、統合失調症では健常者と比較して大脳皮質厚の全般的な菲薄化及大脳皮質面積の全般的な小ささなどが認められるというENIGMAの既報と同様の結果が得られることを確認した。
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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
COVID-19感染拡大の影響はほとんど受けず、解析、サンプル収集とも、順調に進んでおり、共同研究体制やその連絡などの協力関係も良好であり、本計画は順調に進展していると考えている。
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Strategy for Future Research Activity |
統合失調症、双極性障害、うつ病、自閉スペクトラム症、健常者の脳MRIデータを収集、それらのデータの品質管理、多次元の脳神経画像の特徴量の算出、特徴量を用いたメタアナリシスと疾患特異的及び共通な異常を同定するための解析を行い、疾患特異的及び共通な異常の特徴量を同定する。データ収集および品質管理においては、脳神経画像に加え認知機能、神経生理指標、臨床評価、ゲノムなどの生体試料の収集を行う。収集した脳神経画像を集約し、脳構造の粗大な異常(脳梗塞や嚢胞など)や体動などをチェックし、使用可能なデータのみを選択する。多次元の脳神経画像の特徴量の抽出は、国際的な脳神経画像解析のコンソーシアムであるEGNIMAのFreeSurferプロトコールを用いて、大脳皮質下体積、大脳皮質厚、大脳皮質面積を算出する。拡散テンソル画像に関しては、EGNIMAのDTIプロトコールを用いて、FA、MD、AD、RDの4つの拡散指標を算出し、微細白質構造を検討する。安静時機能的脳MRI画像においては、CONNを用いて解析し、132部位間の8646の機能的なコネクティビティ値を算出する。そして特徴量についてメタアナリシスを行い、疾患特異的もしくは疾患共通な異常を同定する。また、多次元の脳神経画像の特徴量とゲノム情報を用いて疾患横断的にデータ駆動的にクラスター化することにより、疾患横断的なクラスター化、および各疾患におけるサブポピュレーション化を行う。ゲノム情報は、精神疾患における遺伝的リスクの総体とされるポリジェニックリスクスコアを用い、見いだされた患者クラスターにおいて、重要な社会機能の一つである労働時間の障害があるクラスターを同定、そしてそのクラスター患者の脳神経画像的な特徴を再検討及び統合することにより、脳病態に基づく精神疾患の客観的診断基準の構築について検討する。
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Research Products
(69 results)
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[Journal Article] Intranasal oxytocin administration ameliorates social behavioral deficits in POGZWT/Q1038R mouse model of autism spectrum disorder.2021
Author(s)
Kitagawa K, Matsumura K, Baba M, Kondo M, Takemoto T, Nagayasu K, Ago Y, Seiriki K, Hayata-Takano A, Kasai A, Takuma K, Hashimoto R, Hashimoto H, Nakazawa T.
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Journal Title
Mol Brain
Volume: 14
Pages: 56
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Impaired inhibition of return during free-viewing behaviour in patients with schizophrenia.2021
Author(s)
Okada K, Miura K, Fujimoto M, Morita K, Yoshida M, Yamamori H, Yasuda Y, Iwase M, Shinozaki T, Fujita I, Hashimoto R.
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 11
Pages: 3237
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Platelet-Derived Growth Factor BB: A Potential Diagnostic Blood Biomarker for Differentiating Bipolar Disorder from Major Depressive Disorder.2021
Author(s)
Idemoto K, Ishima T, Niitsu T, Hata T, Yoshida S, Hattori K, Horai T, Otsuka I, Yamamori H, Toda S, Kameno Y, Ota K, Oda Y, Kimura A, Hashimoto T, Mori N, Kikuchi M, Minabe Y, Hashimoto R, Hishimoto A, Nakagome K, Iyo M, Hashimoto K.
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Journal Title
Psychiatr Res
Volume: 134
Pages: 48-56
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Relationship between white matter microstructure and work hours.2021
Author(s)
Matsumoto J, Fukunaga M, Miura K, Nemoto K, Koshiyama D, Okada N, Morita K, Yamamori H, Yasuda Y, Fujimoto M, Hasegawa N, Watanabe Y, Kasai K, Hashimoto R.
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Journal Title
Neurosci Lett
Volume: 740
Pages: 135428
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Delayed prefrontal hemodynamic response associated with suicide risk in autism spectrum disorder.2021
Author(s)
Ota T, Iida J, Okazaki K, Ishida R, Takahashi M, Okamura K, Yamamuro K, Kishimoto N, Kimoto S, Yasuda Y, Hashimoto R, Makinodan M, Kishimoto T.
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Journal Title
Psychiatry Res
Volume: 289
Pages: 112971
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Ethnicity-Dependent Effects of Schizophrenia Risk Variants of the OLIG2 Gene on OLIG2 Transcription and White Matter Integrity.2020
Author(s)
Komatsu H, Takeuchi H, Kikuchi Y, Ono C, Yu Z, Iizuka K, Takano Y, Kakuto Y, Funakoshi S, Ono T, Ito J, Kunii Y, Hino M, Nagaoka A, Iwasaki Y, Yamamori H, Yasuda Y, Fujimoto M, Azechi H, Kudo N, Hashimoto R, Yabe H, Yoshida M, Saito Y, Kakita A, Fuse N, Kawashima R, Taki Y, Tomita H.
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Journal Title
Schizophr Bull
Volume: 46(6)
Pages: 1619-1628
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Promoter Activity-Based Case-Control Association Study on SLC6A4 Highlighting Hypermethylation and Altered Amygdala Volume in Male Patients With Schizophrenia.2020
Author(s)
Ikegame T, Bundo M, Okada N, Murata Y, Koike S, Sugawara H, Saito T, Ikeda M, Owada K, Fukunaga M, Yamashita F, Koshiyama D, Natsubori T, Iwashiro N, Asai T, Yoshikawa A, Nishimura F, Kawamura Y, Ishigooka J, Kakiuchi C, Sasaki T, Abe O, Hashimoto R, Iwata N, Yamasue H, Kato T, Kasai K, Iwamoto K.
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Journal Title
Schizophr Bull
Volume: 46(6)
Pages: 1577-1586
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Association between the superior longitudinal fasciculus and perceptual organization and working memory: A diffusion tensor imaging study.2020
Author(s)
Koshiyama D, Fukunaga M, Okada N, Morita K, Nemoto K, Yamashita F, Yamamori H, Yasuda Y, Matsumoto J, Fujimoto M, Kudo N, Azechi H, Watanabe Y, Kasai K, Hashimoto R.
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Journal Title
Neurosci Lett
Volume: 738
Pages: 135349
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Increased Dendritic Orientation Dispersion in the Left Occipital Gyrus is Associated with Atypical Visual Processing in Adults with Autism Spectrum Disorder.2020
Author(s)
Matsuoka K, Makinodan M, Kitamura S, Takahashi M, Yoshikawa H, Yasuno F,Ishida R, Kishimoto N, Yasuda Y, Hashimoto R, Taoka T, Miyasaka T, Kichikawa K, Kishimoto T.
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Journal Title
Cereb Cortex
Volume: 30(11)
Pages: 5617-5625
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Associations of childhood experiences with event-related potentials in adults with autism spectrum disorder.2020
Author(s)
Okazaki K, Ota T, Makinodan M, Kishimoto N, Yamamuro, Ishida R, Takahashi M, Yasuda Y, Hashimoto R, Iida J, Kishimoto T.
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 10(1)
Pages: 13447
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Investigating DNA methylation of SHATI/NAT8L promoter sites in blood of unmedicated patients with major depressive disorder.2020
Author(s)
Miyanishi H, Uno K, Iwata M, Kikuchi Y, Yamamori H, Yasuda Y, Ohi K, Hashimoto R, Hattori K, Yoshida S, Goto Y, Sumiyoshi T, Nitta A.
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Journal Title
Biol Pharm Bull
Volume: 43(7)
Pages: 1067-1072
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] The Self-Construal Scale: a potential tool for predicting subjective well-being of individuals with autism spectrum disorder.2020
Author(s)
Kaneko S, Kato T, Makinodan M, Komori T, Ishida R, Kishimoto N, Takahashi M, Yasuda Y, Hashimoto R, Iwasaka H, Tanaka A, Uchida Y, Kanba S, Kishimoto T.
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Journal Title
Autism Res
Volume: 13(6)
Pages: 947-958
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Plasma levels of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) are associated with cognitive performance in patients with schizophrenia.2020
Author(s)
Kudo N, Yamamori H, Ishima T, Nemoto K, Yasuda Y, Fujimoto M, Azechi H, Niitsu T, Numata S, Ikeda M, Iyo M, Ohmori T, Fukunaga M, Watanabe Y, Hashimoto K, Hashimoto R.
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Journal Title
Neuropsychopharmacol Rep
Volume: 40(2)
Pages: 150-156
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Polygenetic Risk Scores for Major Psychiatric Disorders Among Schizophrenia Patients, Their First-Degree Relatives, and Healthy Participants.2020
Author(s)
Ohi K, Nishizawa D, Shimada T, Kataoka Y, Hasegawa J, Shioiri T, Kawasaki Y, Hashimoto R, Ikeda K.
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Journal Title
Int J Neuropsychopharmacol
Volume: 23(3)
Pages: 157-164
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Polygenic Architecture of Human Neuroanatomical Diversity.2020
Author(s)
Biton A, Traut N, Poline JB, Aribisala BS, Bastin ME, Bulow R, Cox SR, Deary IJ, Fukunaga M, Grabe HJ, Hagenaars S, Hashimoto R, Kikuchi M, Munoz Maniega S, Nauck M, Royle NA, Teumer A, Valdes Hernandez M, Volker U, Wardlaw JM, Wittfeld K, Yamamori H; Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative, Bourgeron T, Toro R.
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Journal Title
Cereb Cortex
Volume: 30(4)
Pages: 2307-2320
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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