2021 Fiscal Year Annual Research Report
Influence of altered synapse pruning in the developing cerebellum on mouse behaviors relevant to autism spectrum disorder and schizophrenia
| Project/Area Number |
21H04785
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
狩野 方伸 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (40185963)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
|
| Keywords | シナプス刈り込み / 発達期 / 小脳 / 自閉スペクトラム症 / 統合失調症 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
小脳の障害が自閉スペクトラム症や統合失調症の発症に関わるという多くの報告があるが、発達期小脳のシナプス刈り込みの異常とこれらの精神神経疾患との関連は不明である。本研究では、これらの精神疾患の関連遺伝子をプルキンエ細胞特異的に欠損させたマウスを対象に、発達期小脳の登上線維シナプス刈り込み、前頭前野のシナプス伝達、精神疾患関連行動を精査し、さらに、プルキンエ細胞の活動を変調してシナプス刈り込みを正常化した場合の効果を解析する。これらにより、発達期小脳の登上線維シナプス刈り込みの異常な亢進や障害が、如何にして前頭前野のシナプス機能に永続的な影響を及ぼし、精神疾患類似の行動異常を起こすのかを追及している。
令和3年度は、自閉スペクトラム症関連遺伝子の1つである細胞接着分子の小脳プルキンエ細胞特異的ノックアウトマウスでは、この分子がプルキンエ細胞に発現している小脳領域において、登上線維シナプス刈り込みの過程に異常がみられることを明らかにした。すなわち、生後第2週の前半で一過的に登上線維シナプス刈り込みが障害され、生後第2週の後半から第3週にかけて逆に亢進するが、それ以降は、登上線維シナプスは電気生理学的にも形態学的にも正常になることを明らかにした。また、シナプス刈り込みが亢進している時期に前頭前野のシナプス機能を調べたところ、対照マウスと比べて変化がなかった。一方、統合失調症のリスク遺伝子の1つであるヒストン修飾酵素のプルキンエ細胞特異的ノックアウトマウスでは、生後第2週前半の前期過程シナプス刈り込みに障害があることを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和3年度は9月末まで、COVID-19の感染対策のための緊急事態宣言が発令された期間と多くが重なっており、研究機関の活動制限もあって、維持できるマウスのケージ総数が制限された。このため、この期間は解析に必要なノックアウトマウスを当初の予定どおりに得ることができなかったが、10月以降はマウスの状況は回復した。その結果、自閉スペクトラム症関連遺伝子の1つである細胞接着分子がプルキンエ細胞に発現している小脳領域において、登上線維シナプス刈り込みの過程を制御することを示す結果を得た。また、統合失調症のリスク遺伝子の1つであるヒストン修飾酵素が、プルキンエ細胞において、生後第2週前半の前期過程シナプス刈り込みに関わることが明らかになった。これらが示すように、令和3年度の当初の目標をほぼ達成することができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
自閉スペクトラム症関連遺伝子の1つである細胞接着分子のプルキンエ細胞特異的ノックアウトマウスについて、小脳登上線維シナプス刈り込みの4つの過程のうちどの過程に異常がみられるか、また小脳のどの部位に異常がみられるのかを確定する。この分子が発現する小脳の領域と発現しない領域を比較し、また、生後第1週から4週までの生後発達と成熟マウスの登上線維シナプス支配を計測する。さらに、登上線維シナプス前終末、平行線維シナプス前終末、抑制性シナプス前終末を、それぞれの特異的マーカーの抗体を用いて免疫染色し、形態学的解析を行う。特に登上線維シナプス前終末のマーカーであるvGluT2の免疫染色により、登上線維の樹状突起移行の程度を定量する。さらに社会性に関連があると考えられる前頭前野の2/3層の錐体細胞の興奮性シナプス伝達と抑制性シナプス伝達を、生後発達を追って調べ、小脳登上線維シナプス刈り込みの異常がみられる時期との関連を追求する。
統合失調症のリスク遺伝子の1つであるヒストン修飾酵素のプルキンエ細胞特異的ノックアウトマウスの予備的結果を検証し、続いて、登上線維シナプスの生後発達を解析して、この分子が登上線維シナプス刈り込みの4過程のうち、どの過程に関与するかを調べる。さらには、このマウスの網羅的行動解析を行い、統合失調症類似の行動異常があるかを調べる。
|
