自閉症病態モデル動物における硫酸化糖鎖の役割と新規治療標的としての可能性検討

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07760
• Research Institution: Dokkyo Medical University
• Principal Investigator: 山内 忍 獨協医科大学, 医学部, 助教 (70433589)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 硫酸化糖鎖 / プロテオグリカン / 硫酸基転移酵素 / 脳微小環境 / グリア細胞 / 自閉症 / 神経炎症

Outline of Annual Research Achievements

近年、患者数が増加傾向にある自閉症の病態形成にミクログリア活性化の関連が示唆されている。研究代表者が注目する硫酸化グリコサミノグリカン(GAG)糖鎖は、硫酸化修飾構造の違いに基づき中枢神経系の細胞機能を制御しているが、ミクログリアにおける役割については不明な点が多い。そこで、本研究では活性化型ミクログリアの関連が示唆される自閉症の病態形成にGAG糖鎖構造の変化が関与する可能性を検証するため、自閉症モデル動物脳と正常対照動物脳のそれぞれのミクログリアに発現するGAG糖鎖構造の質的・量的変化の有無を明らかにすることを目的としている。
本年度も昨年度に引き続き、バルプロ酸投与妊娠ラットが出産した仔ラットを自閉症モデルラットとして活用して解析をおこなう予定であった。しかし、先行研究で報告されたプロトコールに従いモデルラットの作出をおこなっていたところ、バルプロ酸投与妊娠ラットから自閉症モデルとなる仔ラットを全く取得できない状態が続いた。そこで、モデルラット作出に関する条件検討をおこないながら、同時進行で別のアプローチとして、バルプロ酸に暴露した培養神経幹細胞由来の2次元神経系細胞培養物をin vitro自閉症モデルとして用いて解析を進めている。現在、in vitro自閉症モデルとin vitro正常対照モデルの両者間での神経系細胞の分化誘導に伴うGAG糖鎖の発現・分布変化の有無について解析中である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本研究以外で参画している研究プロジェクトや大学業務に時間を取られたこと、解析に用いる自閉症モデル動物の作出がうまくいかなくなってしまったことなどから、本年度の実施を想定していた解析に遅れが生じてしまった。別のアプローチでの解析に着手したものの、当初の計画どおりの研究が遂行できなかった。そのため、当初の計画より遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

硫酸化グリコサミノグリカン（GAG）糖鎖の機能発現には、GAG糖鎖が付加することで機能修飾されるタンパク質本体であるプロテオグリカン分子や、GAG糖鎖の特徴的な糖鎖構造の生合成過程に関わる多彩な糖鎖修飾酵素といったGAG糖鎖関連分子が関与している。そこで、バルプロ酸誘発型の自閉症モデルラット、および正常対照モデルラットについて、シナプス形成、およびシナプス刈り込み期、成熟期初期、成熟後と発達段階を分けて、両モデルの各段階の脳由来ミクログリア培養系から細胞抽出液を調製する。それらの細胞抽出液について、GAG糖鎖関連分子の遺伝子発現プロファイルを調べる。両モデル間で顕著な遺伝子発現変動を検索することで、自閉症モデルラット脳由来ミクログリア活性化の制御の鍵となるGAG糖鎖関連分子を特定する。
一方で、安定した自閉症モデルラットの作出が困難となる状況に備えて、バルプロ酸に暴露した培養神経幹細胞由来の２次元神経系細胞培養物を用いたin vitro自閉症モデルと正常対照モデルについてもGAG糖鎖関連分子の遺伝子発現プロファイル解析を進めていく。それにより、神経発達過程での自閉症病態形成に関わるGAG糖鎖関連分子の特定をおこなう。

Causes of Carryover

本年度の研究計画に含めて想定していた解析の実施に遅れが生じたことにより当該解析に関わる研究費支出が減少したことや、試薬や器具などの消耗品について、できる限り低価格の物品購入に努めたことから当初の計画よりも使用金額が下回り、次年度使用額が生じた。
本年度使用予定であった研究費用の残額を次年度に繰り越して研究計画遂行のために使用する予定である。具体的には、培養細胞系を用いた解析に必要な細胞培養用試薬や培養器具類などの消耗品、免疫細胞化学的解析に必要な試薬や抗体の購入に使用したいと考えている。また、遺伝子発現プロファイル解析では硫酸化グリコサミノグリカン糖鎖関連分子群の網羅的解析を想定しているため、マイクロアレイ解析、もしくはRNAシーケンス解析に関わる委託解析費用にも使用したいと考えている。