神経ペプチドPACAPシグナルを標的とした精神疾患の分子機序解明と治療薬開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26293020
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 橋本 均 大阪大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (30240849)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 早田 敦子 大阪大学, 連合小児発達学研究科, 助教 (70390812)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: PACAP / 精神疾患 / 創薬

Outline of Annual Research Achievements

精神疾患の病態機序は未解明であり、分子病態研究に基づく新規機序の創薬が今後の重要な課題である。申請者らは、神経ペプチドPACAPが、統合失調症を含む種々の精神障害の脆弱性因子であることを動物モデルと臨床疫学研究により明らかにし、これを補強する臨床研究が海外からも報告されている。またこれまでに、PACAP欠損マウスの精神・神経機能の異常が、非定型抗精神病薬により著明に改善することなども認めている。そこで本研究課題は、PACAPシグナルを標的とした精神疾患の機序解明および創薬に貢献する知見を集積することを目的とし、平成27年度においては以下の検討を行った。
1.うつ病様の行動障害を惹起する慢性社会的敗北ストレスをマウスに負荷した後、遺伝子発現を解析した結果、社会性行動が低下したマウスの前頭前皮質で、PACAP mRNA発現の低下が見られた。また抗うつ薬の慢性投与によって、社会性行動が回復するが、このとき前頭前皮質のPACAP mRNA発現が増加した。
2.初代培養大脳皮質神経細胞において、PACAPが神経突起の伸展を促進する一方で、PACAP と高い相同性がある関連ペプチドVIPやVPAC2受容体(VIP/PACAP受容体サブタイプ2)のアゴニストが、神経突起の伸展を抑制することを見出した。前者においてはMAP キナーゼシグナルが、後者においてはPKAシグナルが関わることを明らかにした。
3.創薬標的候補としてのPAC1受容体シグナルにおけるβ-arrestin経路を解析するために、β-arrestinとPAC1受容体との相互作用を、化学発光により検出する系を構築した。HEK293細胞において、PACAP刺激時にPAC1受容体がβ-arrestin 1およびβ-arrestin 2の両方と相互作用することが明らかになった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

慢性社会的敗北ストレスモデルのうつ症状の発現と、抗うつ薬慢性投与時におけるPACAP mRNAの発現変化を前頭前皮質で見出したことは、この脳部位におけるPACAPシグナルを解析する意義を示すもので、今後の研究に役立つ知見が得られた。
またPACAPは、3つの受容体サブタイプに結合することから、PAC1受容体とそれ以外の受容体との間で、明確な機能の違いが見いだされたことは興味深く、本研究課題において、重要な知見である。
さらにβ-arrestin シグナルを可視化するシステムは、創薬標的候補としてのPAC1受容体シグナル経路を解析するための有用なツールになると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

PAC1受容体に加え、精神機能調節において重要な役割をもつ受容体と、β-arrestin 1および2との相互作用を、化学発光量やイメージングにより解析し、β-arrestin シグナルに作用する薬物の薬理学的反応プロファイリング等を実施し、本シグナル系の精神疾患病態および治療機序における役割の解析を目指す。また、セロトニン2A受容体の細胞内局在化等の機序による精神機能調節の可能性についても解析を進める。

Causes of Carryover

研究の進捗状況により、物品費（消耗品）等の使用計画を一部変更したため、未使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

当該未使用額については、次年度に、実験動物を用いた研究に必要な物品費や、遺伝子改変動物の配偶子の凍結保存の委託費等に使用する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学ロサンゼルス校(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: カリフォルニア大学ロサンゼルス校
• [Journal Article] Improvement by methylphenidate and atomoxetine of social interaction deficits and recognition memory impairment in a mouse model of valproic acid-induced autism (2016)
  • Author(s): Hara Y, Ago Y, Taruta A, Katashiba K, Hasebe S, Takano E, Onaka Y, Hashimoto H, Matsuda T, Takuma K.
  • Journal Title: Autism Res. Volume: 9(9) Pages: 926-939
  • DOI: 10.1002/aur.1596
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Whole-exome sequencing and neurite outgrowth analysis in autism spectrum disorder (2016)
  • Author(s): Hashimoto R, Nakazawa T, Tsurusaki Y, Yasuda Y, Nagayasu K, Matsumura K, Kawashima H, Yamamori H, Fujimoto M, Ohi K, Umeda-Yano S, Fukunaga M, Fujino H, Kasai A, Hayata-Takano A, Shintani N, Takeda M, Matsumoto N, Hashimoto H.
  • Journal Title: J Human Genet. Volume: 61(3) Pages: 199-206
  • DOI: 10.1038/jhg.2015.141
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) is involved in adult mouse hippocampal neurogenesis after stroke (2016)
  • Author(s): Matsumoto M, Nakamachi T, Watanabe J, Sugiyama K, Ohtaki H, Murai N, Sasaki S, Xu Z, Hashimoto H, Seki T, Miyazaki A, Shioda S.
  • Journal Title: J Mol Neurosci. Volume: 未定 Pages: 未定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) contributes to the proliferation of hematopoietic progenitor cells in murine bone marrow via PACAP-specific receptor (2016)
  • Author(s): Xu Z, Ohtaki H, Watanabe J, Miyamoto K, Murai N, Sasaki S, Matsumoto M, Hashimoto H, Hiraizumi Y, Numazawa S, Shioda S.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 6 Pages: 22373
  • DOI: 10.1038/srep22373
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Emerging roles of ARHGAP33 in intracellular trafficking of TrkB and pathophysiology of neuropsychiatric disorders (2016)
  • Author(s): Nakazawa T, Hashimoto R, Sakoori K, Sugaya Y, Tanimura A, Hashimotodani Y, Ohi K, Yamamori H, Yasuda Y, Umeda-Yano S, Kiyama Y, Konno K, Inoue T, Yokoyama K, Inoue T, Numata S, Ohnuma T, Iwata N, Ozaki N, Hashimoto H, Watanabe M, Manabe T, Yamamoto T, Takeda M, Kano M.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 7 Pages: 10594
  • DOI: 10.1038/ncomms11466
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rivastigmine improves isolation rearing-induced prepulse inhibition deficits via muscarinic acetylcholine receptors in mice (2016)
  • Author(s): Higashino K, Ago Y, Umeki T, Hasebe S, Onaka Y, Hashimoto H, Takuma K, Matsuda T.
  • Journal Title: Psychopharmacology (Berl). Volume: 233(3) Pages: 521-528
  • DOI: 10.1007/s00213-015-4123-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structured line illumination Raman microscopy (2015)
  • Author(s): Watanabe K, Palonpon AF, Smith NI, Chiu LD, Kasai A, Hashimoto H, Kawata S, Fujita K.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 6 Pages: 10095
  • DOI: 10.1038/ncomms10095
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The female encounter test, a novel method for evaluating reward-seeking behavior or motivation in mice (2015)
  • Author(s): Ago Y, Hasebe S, Nishiyama S, Oka S, Onaka Y, Hashimoto H, Takuma K, Matsuda T.
  • Journal Title: Neuropsychopharmacol. Volume: 18(11) Pages: pyv062
  • DOI: 10.1093/ijnp/pyv062
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pharmacological profile of encounter-induced hyperactivity in isolation-reared mice (2015)
  • Author(s): Hasebe S, Ago Y, Nishiyama S, Oka S, Hashimoto H, Takuma K, Matsuda T.
  • Journal Title: Behav Pharmacol. Volume: 26(7) Pages: 681-690
  • DOI: 10.1097/FBP.0000000000000140
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reductions in synaptic proteins and selective alteration of prepulse inhibition in male C57BL/6 mice after postnatal administration of a VIP receptor (VIPR2) agonist (2015)
  • Author(s): Ago Y, Condro MC, Tan YV, Ghiani CA, Colwell CS, Cushman JD, Fanselow MS, Hashimoto H, Waschek JA.
  • Journal Title: Psychopharmacology (Berl). Volume: 232(12) Pages: 2181-2189
  • DOI: 10.1007/s00213-014-3848-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Atomoxetine reverses locomotor hyperactivity, impaired novel object recognition, and prepulse inhibition impairment in mice lacking pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) (2015)
  • Author(s): Shibasaki Y, Hayata-Takano A, Hazama K, Nakazawa T, Shintani N, Kasai A, Nagayasu K, Hashimoto R, Tanida M, Katayama T, Matsuzaki S, Yamada K, Taniike M, Onaka Y, Ago Y, Waschek JA, Koves K, Reglodi D, Tamas A, Matsuda T, Baba A, Hashimoto H.
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 297 Pages: 95-104
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2015.03.062
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reduced prefrontal dopaminergic activity in valproic acid-treated mouse autism model (2015)
  • Author(s): Hara Y, Takuma K, Takano E, Katashiba K, Taruta A, Higashino K, Hashimoto H, Ago Y, Matsuda T.
  • Journal Title: Behav Brain Res. Volume: 289 Pages: 39-47
  • DOI: 10.1016/j.bbr.2015.04.022
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CRTH2, a prostaglandin D2 receptor, mediates depression-related behavior in mice (2015)
  • Author(s): Onaka Y, Shintani N, Nakazawa T, Haba R, Ago Y, Wang H, Kanoh T, Hayata-Takano A, Hirai H, Nagata K, Nakamura N, Hashimoto R, Matsuda T, Waschek JA, Kasai A, Nagayasu K, Baba A, Hashimoto H.
  • Journal Title: Behav Brain Res. Volume: 284 Pages: 131-137
  • DOI: 10.1016/j.bbr.2015.02.013
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anxiolytic-like effects of restraint during the dark cycle in adolescent mice (2015)
  • Author(s): Ota Y, Ago Y, Tanaka T, Hasebe S, Toratani Y, Onaka Y, Hashimoto H, Takuma K, Matsuda T.
  • Journal Title: Behav Brain Res. Volume: 284 Pages: 103-111
  • DOI: 10.1016/j.bbr.2015.02.010
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 発育期の環境要因が精神・神経機能に及ぼす影響 (2016)
  • Author(s): 田熊一敞, 吾郷由希夫, 長谷部 茂, 橋本均, 松田敏夫
  • Organizer: 第89回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川・横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-09 – 2016-03-11
• [Presentation] 脳病態を解明するモデル動物の全脳イメージング (2015)
  • Author(s): 橋本均, 笠井淳司, 勢力薫, 丹生光咲, 中澤敬信
  • Organizer: 第6回脳表現型の分子メカニズム研究会
  • Place of Presentation: コンベンションルームAP品川アネックスIルーム（東京・品川区）
  • Year and Date: 2015-11-14 – 2015-11-15
• [Presentation] A new block-face serial microscopy tomography for computational mapping of brain cells, and unbiased comparative analysis (2015)
  • Author(s): Seiriki K, Kasai A, Hashimoto T, Schulze W, Niu M, Nakazawa T, Hashimoto H.
  • Organizer: 45th Society for Neuroscience Annual meeting (Neuroscience2015)
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ）
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Practical optimization of in situ hybridization procedure for the detection of microRNAs and mRNA expression in brain tissues (2015)
  • Author(s): Kasai A, Kakihara S, Okada R, Hazama K, Nakazawa T, Nagayasu K, Hayata-Takano A, Shintani N, Hashimoto H.
  • Organizer: 45th Society for Neuroscience Annual meeting (Neuroscience2015)
  • Place of Presentation: シカゴ（アメリカ）
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Overactivation of the VPAC2 receptor during postnatal brain development causes prefrontal synaptic abnormalities and cognitive dysfunction in mice (2015)
  • Author(s): Ago Y, Condro MC, Tan YV, Hayata A, Kawanai T, Cushman JD, Fanselow MS, Hashimoto H, Waschek JA.
  • Organizer: 12th International Symposium on VIP/PACAP and Related Peptides
  • Place of Presentation: カッパドキア（トルコ）
  • Year and Date: 2015-09-21 – 2015-09-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Roles of PACAP in Depressopm-Like Behavior (2015)
  • Author(s): Hashimoto H, Shintani N, Ago Y, Hayata-Takano A, Waschek JA, Baba A.
  • Organizer: 12th International Symposium on VIP/PACAP and Related Peptides
  • Place of Presentation: カッパドキア（トルコ）
  • Year and Date: 2015-09-21 – 2015-09-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ストレスにより活性化する神経細胞の全脳マッピングと定量的解析 (2015)
  • Author(s): 丹生光咲, 笠井淳司, 勢力薫, 山口瞬, 橋本岳, 中澤敬信, 橋本均
  • Organizer: 次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム2015
  • Place of Presentation: 東京大学薬学部（東京・文京区）
  • Year and Date: 2015-08-29 – 2015-08-29
• [Presentation] 構造および神経活動の変化を定量的に検出する高精細三次元全脳形態計測システム (2015)
  • Author(s): 勢力薫, 笠井淳司, 丹生光咲, 山口瞬, 橋本岳, 中澤敬信, 橋本均
  • Organizer: 第38回日本神経科学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫・神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] 自閉症の疾患特異的候補遺伝子の機能的スクリーニング (2015)
  • Author(s): 松村憲佑, 橋本亮太, 中澤敬信, 鶴崎美徳, 安田由華, 永安一樹, 川島和, 山森英長, 藤本美智子, 大井一高, 梅田知美, 福永雅喜, 藤野陽生, 笠井淳司, 早田敦子, 新谷紀人, 武田雅俊, 松本直通, 橋本均
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫・神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] 雌選択性試験：マウス間相互作用を基盤とした新規うつ様行動評価系 (2015)
  • Author(s): 長谷部茂, 岡智史, 尾中勇祐, 橋本均, 松田敏夫, 吾郷由希夫, 田熊一敞
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫・神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] マウス活動期における拘束ストレスは抗不安様作用を示す (2015)
  • Author(s): 田中辰典, 太田友樹, 大住康晃, 長谷部茂, 尾中勇祐, 橋本均, 松田敏夫, 田熊一敞, 吾郷由希夫
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫・神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] リバスチグミンのムスカリン受容体を介したプレパルスインヒビション障害改善作用 (2015)
  • Author(s): 東野功典, 梅木孝弘, 尾中勇祐, 橋本均, 松田敏夫, 田熊一敞, 吾郷由希夫
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫・神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] がん治療後の脳機能障害の解明に有用な動物モデルの作製 (2015)
  • Author(s): 尾中勇祐, 木野村元彦, 新谷紀人, 平井博之, 永田欽也, 中村正孝, 長谷部茂, 永安一樹, 吾郷由希夫, 笠井淳司, 早田敦子, 中澤敬信, 田熊一敞, 松田敏夫, 馬場明道, 橋本均
  • Organizer: 第127回日本薬理学会近畿部会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場（岐阜・岐阜市）
  • Year and Date: 2015-06-26 – 2015-06-26
• [Remarks] 大阪大学大学院 薬学研究科 神経薬理学分野
  • URL: http://molpharm.umin.jp/index.html