2013 Fiscal Year Research-status Report
マウス音声コミュニケーションの神経生物学的基盤の解析
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25640002
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Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大隅 典子 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00220343)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲田 仁 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60419893)
吉崎 嘉一 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50393161)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超音波発生 / 神経発生 / Pax6 / 小脳 / 脳幹 / 加齢 / 自閉症モデル |
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| Research Abstract |
齧歯類の生後期にみられる超音波発声（USV）は、母子間のコミュニケーションツールであると考えられている。我々はこれまでに、神経発生に重要な転写制御因子Pax6変異ラットにおいてUSVの減少を報告した。
本年度は、【実験1】 Pax6の発現領域を元にして、領域特異的Pax6ノックアウトマウスを作製し、USVの神経生物学的基盤の解明を目的としたが、Pax6の変異はUSVの減少に十分ではなく、父親マウスの高齢化による仔マウスのUSVの減少に対して相加的に影響することを見出した。若年齢（3ヶ月齢）のPax6変異の雄マウスから得られたPax6変異マウスは、野生型マウスと同程度のUSVを示したが、中年齢（6~8ヶ月齢）のPax6変異の雄マウスから得られたPax6変異マウスは、野生型マウスと比較して有意にUSVの減少を示した。興味深いことに、同じ父親の加齢とPax6変異の組み合わせであるが、中年齢の野生型の雄マウス（6~8ヶ月齢）とPax6変異の雌マウス（3ヶ月齢）を交配して得られたPax6変異マウスは、野生型マウスと同程度のUSVを示した。このことから、転写制御因子Pax6は父親マウスの加齢に伴う変化と相互作用することにより、仔マウスのUSVに影響を及ぼすことが示唆された。
【実験2】家族性言語障害の原因遺伝子であるFoxp2変異マウスでは小脳の低形成とUSVの減少が報告されていることから、Pax6変異マウスの小脳を免疫組織学的的手法を用いて解析した。中年齢（6~8ヶ月齢）のPax6変異の雄マウスから得られた野生型およびPax6変異マウス小脳虫部の矢状断切片を作製し、プルキンエ細胞calbindinおよび苔状線維終末vGluT1、登上線維終末vGluT2に対する免疫組織染色を行ったが、USVの異常が認められる生後６日において、野生型とPax6変異マウスの間に有意差は認められなかった（n=3）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では、神経発生関連転写制御因子Pax6の異常は母子分離に伴う仔マウスのUSVに対して十分ではないが、父親の加齢に伴う仔マウスのUSV異常に対して相加的に機能する可能性を明らかにした。
これまでの疫学研究や実験動物を用いた研究から、父親の高齢化により様々な精神疾患および発達障害の発症リスクを増大させ、また、高齢の父親マウスから得た仔マウスが行動異常を示すことが報告されているが、それらの分子基盤を解明した報告はなく、今回の成果は、このような現象に影響を与えるリスク因子としてPax6遺伝子を同定した初めての報告となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果をもとに、それぞれの実験計画について今後の研究方法を再考する必要がある。
【実験1】当初の計画では、脳領域選択的Pax6変異マウスを作製する予定であったが、これまでのPax6変異マウスのUSV解析の結果より、Pax6の異常は母子分離に伴う仔マウスのUSVに対して十分ではなく、父親マウスの加齢に伴う変化を修飾することにより、仔マウスのUSVに影響を及ぼすことが示唆されており、その影響は母方よりも父方由来であることを見出している。そこで、精原細胞および精母細胞、精子におけるエピゲノム変化について生化学、免疫組織学的手法を用いて検討する。その際に、若年齢および中年齢のPax6変異の雄マウスの精巣を用いることにより、USVの結果と同様に、父親マウスの高齢化に伴って初めて検出される変化を捉える。
【実験2】 引き続き、Pax6変異マウスの小脳および脳幹の解析を進める。また、計画通り、神経生理学的解析を進める。その際に、若年齢および中年齢のPax6変異の雄マウスから得られたPax6変異マウスを用いることにより、USVの結果と同様に、父親マウスの高齢化に伴って初めて検出される変化を捉える。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度の研究により、雄マウスにおける神経発生関連転写制御因子Pax6の異常は、母子分離に伴う仔マウスの超音波発声ultrasonic vocalization (USV)に対して直接的に影響を及ぼさないが、その一方で、父親の加齢に伴う仔マウスのUSVの異常に対して相加的に影響を及ぼすことを見出した。
この過程で、Pax6変異雄マウスと交配するための野生型雌マウスを購入予定であったが、予定以上に雌マウスの妊娠率が高かったこと、また、仔マウスの表現型が顕著であったために交配数を減らすことが出来たこと等により、雌マウスの購入費用を減らすことができたため。
平成26年度に東京で開催される超音波発声に関する国際会議へ参加する旅費等に使用する予定である。
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[Journal Article] A Sensitive Period for GABAergic Interneurons in the Dentate Gyrus in Modulating Sensorimotor Gating.2013
Author(s)
Guo, N., Yoshizaki, K., Kimura, R., Suto, F., Yanagawa, Y. and Osumi, N.
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Journal Title
The Journal of Neuroscience
Volume: 33(15)
Pages: 6691-6704
DOI
Peer Reviewed
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