Molecular mechanisms underlying gut microbiome-mediated change in the behaviors associated with autism spectrum disorder

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K22913
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 飯島 陽子 東海大学, 医学部, 奨励研究員 (50451860)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: 自閉スペクトラム症 / 環境的要因 / 腸内細菌叢

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、自閉スペクトラム症（ASD）の原因となる複数の環境的要因（細菌・ウイルス感染や薬物服用）を模倣した刺激を負荷したASDのモデルマウスと無菌マウスを用いて、それらの個体レベル、組織レベル、または脳組織由来の初代培養による細胞レベルの検体を用いて、形態学的・生化学的・行動学的な解析を行うことで、それらの脳内での病態的変化と、その変化に腸内細菌がどのように関与するのかASD発症の分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。
初年度は、1.環境的要因を模倣したASDモデルマウス脳で起こる形態・生化学的変化の解析と2.マウスASD様行動の実験・解析系のセットアップ、3. 無菌マウスの導入を行った。
1.これまでにバルプロ酸の曝露マウスを用いた研究で得てきた表現型のデータや、他のASDモデルマウスで報告された知見を参照し、本研究では新たに胎生期にpoly(I:C)を曝露することでウイルス感染を模倣する母体免疫活性化マウスにおいて、分子的・形態的に同様な変化が観察されるかどうかについて検討を行い、異なる環境刺激が脳にある共通の変化を起こすことを明らかにした。
2.マウスなどの齧歯類でASD様行動として報告されている社会性行動の減少と反復行動の増加を観察する実験系の導入を行った。
3.昨年、本学においてアイソレーター内で維持されていたマウスが無菌状態を保っていないことが判明したため、新たに無菌マウスを導入し、無菌状態を確保したアイソレーター内にて飼育を開始した。本研究に使用するために交配により無菌マウスの数を増やしている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

上記の理由で無菌マウスを用いた実験に取り掛かることはできなかったが、昨年度中に新たな無菌マウスを導入し飼育することが可能になったため、本年度に無菌マウスを用いた研究を進展させていくことが可能であると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

第一に、無菌マウスと他のASDモデルマウスとの形態学的・生化学的・行動学的な比較解析を行う。次に、環境的要因を組み合わせたマウス（無菌マウスに対して環境的要因の曝露）を作製し、単独のASDモデルで観察されるASD行動が増幅されるか否かを明らかにする。さらに、形態および生化学的表現型の検討も同様に行い、各表現型（行動・形態・分子）の変化の相関関係をマウス間で比較することで、ASD行動により強く関連する分子を探求する。

Causes of Carryover

実験用試薬や動物の購入が予定より若干遅れており、そのため次年度使用額が生じた。この次年度使用額は今後の実験用試薬や動物の購入の経費に充てることとしたい。