2012 Fiscal Year Research-status Report
脳神経系におけるα１，６フコースと統合失調症様行動に関する研究
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24590087
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tohoku Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
福田 友彦 東北薬科大学, 薬学部, 准教授 (40433510)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 糖鎖 / フコース / 神経疾患 / モデルマウス |
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| Research Abstract |
平成２４年度は以下の３つの視点から解析を行った。
１・神経細胞間ネットワークの機能変化の解析：統合失調症を発病すると脳の情報処理が障害される。脳の情報処理はシナプスの伝達効率の可塑的変化であることから、海馬スライス標本を作製し、長期増強(LTP)と二連パルス抑制の変化(第一反応の集合活動電位に対する第二反応の集合活動電位の減少)を指標に解析を行い、α1,6フコース欠損により、脳の情報処理が影響をうけることを明らかにした。
２・細胞内部のシグナルネットワークの変化の解析：神経細胞内部の情報伝達ネットワークも神経細胞間ネットワークと同様にシナプス可塑性に重要な働きをしている。Fut8 のターゲットタンパク質の候補として、NMDA受容体を神経芽細胞種由来の株化細胞に構築し、NMDA受容体の機能変化をCaイオンの移動で捕らえる系を構築した。強制発現系を用いて得た結果をノックアウトマウス由来の初代培養神経を用いて確認中である。
３・コンディショナルノックアウトマウスの作製：全身生にFut8を欠損させたマウスは 統合失調症様の行動異常の他に、軽度の肺気腫様変化も認められる。このような身体的変化が異常行動の原因となっていることを除外した解析を行うため、Fut8の触媒部位をCre組換え酵素標的配列loxPで挟んだES 細胞を作製し、キメラマウスを得た。２５年度はキメラマウスからヘテロマウスを作製し、CaMKII プロモーターで発現する組み換え酵素Cre発現マウスと交配することで、脳特異的にFut8 を欠損したマウスを作製する。
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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
認知障害発現におけるα1,6フコースの役割の解明については「研究業績」欄に記載したようにおおむね順調に進行している。具体的には記憶や学習に基本的な役割を果たしている海馬に焦点を絞り、シナプス伝達効率と細胞内シグナル伝達関連タンパク質の糖鎖修飾による機能変化を明らかにした。
また、糖鎖を標的にした統合失調症モデルマウスの確立についても、脳の部位特異的Fut8欠損させたマウスを作製する行程の内、キメラマウスの作製まで進むなど、ほぼ順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度に得た結果を基に以下の解析を行うとともに、より信頼度の高い結果を得るため、平成24年度の結果を別の角度から検証する。
１・α1,6フコースの有無による標的タンパク質の機能解析(神経細胞の発達に及ぼすFut8 欠損の影響)：統合失調症の原因に神経発達障害仮説があることから、妊娠１６日目のFut8 欠損胎仔マウスの海馬領域から神経細胞をとりだし、シナプス形成に対するα1,6フコース修飾の影響と神経伝達物質に対する応答に与える影響を検討する。
２・コンディショナルノックアウトマウスの表現系の解析：
a, ターゲット領域での部位特異的 Fut8 遺伝子欠損・発現消失の確認をタンパク質・mRNA で確認する。b,統合失調症のモデルマウスとしてのその症状の類似性・薬物投与によるヒトの症状改善効果との類似性の検討を行動薬理学的に行う。c, 脳内モノアミンの定量ドパミンやセロトニンなどが病態に深く関与すると考えられているので、脳内モノアミンの変化を脳の各部位ごとにHPLC を用いて定量する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
提出済みの計画を進行させるため、下記の理由により電気生理学的解析試薬・糖質研究用試薬・細胞培養用試薬・シグナル伝達解析用試薬・標的蛋白解析用抗体・実験用動物・行動解析用薬物および器具の購入に用いる
a, 電気生理学的解析・行動解析用薬物・器具：電気生理学的解析において、不必要な神経細胞の興奮を抑えるための試薬・海馬切片作成に関わる費用および、Fut8欠損マウスに投与する統合失調症治療薬が必要である。b, 糖質研究用試薬：脳で発現しているタンパク質からFut8の標的タンパク質を生成するために、α1,6フコース特異的レクチンなどをリガンドとしたカラムおよび、その溶出糖が必要であり、糖タンパク質の糖鎖解析のためには、ピリジルアミノ化など特殊な行程が必要である。c, シグナル伝達解析用試薬および抗体：標的分子の機能の解析のために、標的タンパク質が関わる情報伝達系のシグナル解析用試薬が必要であるり、Fut8の標的タンパク質のリン酸化・挙動解析、形態学的解析にも多種類の抗体が必要である。d, 細胞培養用試薬および実験動物：神経細胞の培養に神経細胞の培養専用のサプリメントや培養液が必要であり、キメラマウス作成とCre トランスジェニックマウス導入および作成したコンデショナルノックアウトマウスの維持・繁殖に関わる費用が必要である。
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