miRNAによるセロトニン神経機能調節およびその精神疾患における意義に関する研究

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26670122
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 橋本 均 大阪大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (30240849)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: セロトニン / miRNA / 幹細胞 / 国際情報交換（アメリカ合衆国）

Outline of Annual Research Achievements

統合失調症等の精神疾患は病態機序が未解明で、生物学的理解の進展が焦眉の課題である。我々はこれまで、精神機能調節に重要なセロトニン(5-HT)神経の分化・機能調節機構を研究してきた。その中で、マウスES細胞から分化させた5-HT神経において豊富に発現するmiRNA数種を同定している。本研究は、これらmiRNAの精神疾患における役割を、その5-HT神経における機能解析を通じて解明することを目指すものであり、平成26年度においては、以下の検討を行った。

1. 5-HT神経に豊富に発現するmiRNAを発現するレンチウイルスベクターを作製し、ES細胞の5-HT神経分化系における各miRNAの役割について検討した。その結果、一部のmiRNAの過剰発現により、5-HT神経発生に重要な遺伝子の発現が減少することを見出した。
2. 5-HT神経様の細胞株であるRN46A細胞において、各miRNAの過剰発現が、5-HT神経機能制御に関わる遺伝子の発現に与える影響について解析した。その結果、一部のmiRNAの発現により、5-HT神経機能に関わる遺伝子発現量が減少する傾向が見られた。さらに、当該遺伝子を豊富に発現するマウス初代培養海馬神経細胞において、同miRNAの過剰発現により当該遺伝子の発現が有意に低下することを見出した。
3. 個体動物における各miRNAの機能解明に必要となる濃縮レンチウイルスベクターを作製し、一部のウイルスベクターについて、脳内局所注入による過剰発現を実施し、局所的な遺伝子導入を行う技術的基盤を整備した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初予定通り、レンチウイルスベクターを用いた各miRNAの過剰発現および機能阻害を実施し、ES細胞の5-HT神経分化系およびin vitroの神経系細胞の培養系における影響について明らかにしつつあること、ならびにその過程で標的候補遺伝子の同定に至ったことから、本研究はおおむね順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

当初の研究計画に従い、以下の検討を行う。
1. 統合失調症様行動を示す疾患モデルマウスにおいて、5-HT神経機能に影響を与える可能性が示唆されたmiRNAの発現量およびその5-HT神経機能への影響について解析する。
2. 既に同定済みのmiRNAの標的候補遺伝子の翻訳に対して、miRNAスポンジあるいはmiRNA過剰発現が与える影響について解析する。
3. ヒトiPS細胞からの分化神経細胞における各miRNAの機能について、同様の手法を用いて検討を行うことで、種の相違による影響を排除し、ヒト疾患の病態機序のより直接的な解明を目指す。

Causes of Carryover

miRNAの標的遺伝子同定のため、次世代シークエンシングを年度内に実施する予定であったが、一部のmiRNAの標的候補遺伝子について既に同定に成功しつつあることから、より遺伝子数を絞った解析を優先して行った。一方、in silico解析のみでは直接の標的候補遺伝子の絞り込みが困難である一部のmiRNAについては、次年度に次世代シークエンシングを行う予定である。そのため、当初研究目的を達成するために次年度の使用が必要である。

Expenditure Plan for Carryover Budget

当初研究計画通り、精神疾患モデル動物を用いた検討、同定した標的候補遺伝子の翻訳に対するmiRNAの作用、ヒトiPSからの分化神経細胞における検討を行うと共に、標的候補遺伝子の同定に至っていないmiRNAについて、次世代シークエンシング等の手法を用いた標的遺伝子の同定を試みる。

Research Products

• [Journal Article] Identification of the role of bone morphogenetic protein (BMP) and transforming growth factor-beta (TGF-beta) signaling in the trajectory of serotonergic differentiation in a rapid assay in mouse embryonic stem cells in vitro. (2015)
  • Author(s): Yamasaki A, Kasai A, Toi A, Kurita M, Kimoto S, Hayata-Takano A, Nakazawa T, Nagayasu K, Shintani N, Hashimoto R, Ito A, Meltzer HY, Ago Y, Waschek JA, Onaka Y, Matsuda T, Baba A, Hashimoto H
  • Journal Title: J Neurochem Volume: 132 Pages: 418-428
  • DOI: 10.1111/jnc.12999
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Simultaneous neuron- and astrocyte-specific fluorescent marking. (2015)
  • Author(s): Schulze W, Hayata-Takano A, Kamo T, Nakazawa T, Nagayasu K, Kasai A, Seiriki K, Shintani N, Ago Y, Farfan C, Hashimoto R, Baba A, Hashimoto H
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 459 Pages: 81-86
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.02.073
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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 KY, Nakamura M, 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 / Acknowledgement Compliant
• [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 / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Role of the 5-HT1A autoreceptor in the enhancement of fluvoxamine-induced increases in prefrontal dopamine release by adrenalectomy/castration in mice. (2015)
  • Author(s): Hasebe S, Hiramatsu N, Ago Y, Mori K, Watabe Y, Hashimoto H, Takuma K, Matsuda T
  • Journal Title: J Pharmacol Sci. Volume: 127 Pages: 232-235
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2015.01.001
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] PACAP Enhances Axon Outgrowth in Cultured Hippocampal Neurons to a Comparable Extent as BDNF. (2015)
  • Author(s): Ogata K, Shintani N, Hayata-Takano A, Kamo T, Higashi S, Seiriki K, Momosaki H, Vaudry D, Vaudry H, Galas L, Kasai A, Nagayasu K, Nakazawa T, Hashimoto R, Ago Y, Matsuda T, Baba A, Hashimoto H
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10 Pages: e0120526
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120526
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A mouse model of human primitive neuroectodermal tumors resulting from microenvironmentally-driven malignant transformation of orthotopically transplanted radial glial cells. (2015)
  • Author(s): Malchenko S, Sredni ST, Hashimoto H, Kasai A, Nagayasu K, Xie J, Margaryan NV, Seiriki K, Lulla RR, Seftor RE, Pachman LM, Meltzer HY, Hendrix MJ, Soares MB
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10 Pages: e0121707
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0121707
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Atomoxetine reverses locomotor hyperactivity, impaired novel object recognition, and prepulse inhibition impairment in mice lacking pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide. (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 / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Characterization of the thermoregulatory response to pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide in rodents. (2014)
  • Author(s): Banki E, Pakai E, Gaszner B, Zsiboras C, Czett A, Bhuddi PR, Hashimoto H, Toth G, Tamas A, Reglodi D, Garami A
  • Journal Title: J Mol Neurosci Volume: 54 Pages: 543-554
  • DOI: 10.1007/s12031-014-0361-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential regulatory role of pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide in the serum-transfer arthritis model. (2014)
  • Author(s): Botz B, Bolcskei K, Kereskai L, Kovacs M, Nemeth T, Szigeti K, Horvath I, Mathe D, Kovacs N, Hashimoto H, Reglodi D, Szolcsanyi J, Pinter E, Mocsai A, Helyes Z
  • Journal Title: Arthritis Rheumatol Volume: 66 Pages: 2739-2750
  • DOI: 10.1002/art.38772
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comparative protein composition of the brains of PACAP-deficient mice using mass spectrometry-based proteomic analysis. (2014)
  • Author(s): Maasz G, Pirger Z, Reglodi D, Petrovics D, Schmidt J, Kiss P, Rivnyak A, Hashimoto H, Avar P, Jambor E, Tamas A, Gaszner B, Mark L
  • Journal Title: J Mol Neurosci Volume: 54 Pages: 310-319
  • DOI: 10.1007/s12031-014-0264-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural and morphometric comparison of the molar teeth in pre-eruptive developmental stage of PACAP-deficient and wild-type mice. (2014)
  • Author(s): Sandor B, Fintor K, Felszeghy S, Juhasz T, Reglodi D, Mark L, Kiss P, Jungling A, Fulop BD, Nagy AD, Hashimoto H, Zakany R, Nagy A, Tamas A
  • Journal Title: J Mol Neurosci Volume: 54 Pages: 331-341
  • DOI: 10.1007/s12031-014-0392-6
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Behavioral characterization of mice overexpressing human dysbindin-1. (2014)
  • Author(s): Shintani N, Onaka Y, Hashimoto R, Takamura H, Nagata T, Umeda-Yano S, Mouri A, Mamiya T, Haba R, Matsuzaki S, Katayama T, Yamamori H, Nakazawa T, Nagayasu K, Ago Y, Yagasaki Y, Nabeshima T, Takeda M, Hashimoto H
  • Journal Title: Mol Brain Volume: 7 Pages: 74
  • DOI: 10.1186/s13041-014-0074-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Chronic treatment with valproic acid or sodium butyrate attenuates novel object recognition deficits and hippocampal dendritic spine loss in a mouse model of autism. (2014)
  • Author(s): Takuma K, Hara Y, Kataoka S, Kawanai T, Maeda Y, Watanabe R, Takano E, Hayata-Takano A, Hashimoto H, Ago Y, Matsuda T
  • Journal Title: Pharmacol Biochem Behav Volume: 126 Pages: 43-49
  • DOI: 10.1016/j.pbb.2014.08.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An enriched environment ameliorates memory impairments in PACAP-deficient mice. (2014)
  • Author(s): Takuma K, Maeda Y, Ago Y, Ishihama T, Takemoto K, Nakagawa A, Shintani N, Hashimoto H, Baba A, Matsuda T
  • Journal Title: Behav Brain Res Volume: 272 Pages: 269-278
  • DOI: 10.1016/j.bbr.2014.07.005
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高精細三次元定量的全脳解析システムの構築と脳内変化の検出 (2015)
  • Author(s): 笠井 淳司、勢力 薫、丹生 光咲、橋本 岳、橋本 均
  • Organizer: 日本薬学会 第135年会（神戸）
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-25 – 2015-03-28
• [Presentation] 慢性的な社会的敗北ストレスによる内側前頭前皮質におけるPACAP発現低下とエピジェネティクス関連因子の発現変化 (2015)
  • Author(s): 川瀬 啓生、笠井 淳司、小川 純明、狭間 啓佑、早田 敦子、新谷 紀人、馬場 明道、橋本 均
  • Organizer: 日本薬学会 第135年会（神戸）
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-25 – 2015-03-28
• [Presentation] 高精細全脳形態計測システムの構築 (2015)
  • Author(s): 勢力 薫、笠井 淳司、丹生 光咲、山口 瞬、橋本 岳、橋本 均
  • Organizer: 第88回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [Presentation] International collaborative research focusing on the oxidative stress hypothesis for novel drug development in psychiatric diseases. (2015)
  • Author(s): Hashimoto H
  • Organizer: 医学研セミナー
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-01-23
  • Invited
• [Presentation] 高精細三次元定量的全脳解析法の構築：マイクロエンドフェのタイプの探索へ (2014)
  • Author(s): 笠井 淳司、勢力 薫、丹生 光咲、橋本 岳、橋本 均
  • Organizer: 2014年度包括脳ネットワーク冬のシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-12-12 – 2014-12-13
• [Presentation] 自閉スペクトラム症関連候補遺伝子のハイスループット機能評価系による解析 (2014)
  • Author(s): 永安 一樹、松村 憲佑、中澤 敬信、安田 由華、山森 英長、梅田 知美、大井 一高、橋本 亮太、武田 雅俊、橋本 均
  • Organizer: 2014年度包括脳ネットワーク冬のシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-12-12 – 2014-12-13
• [Presentation] Brain-enriched Sorting Nexin Family Proteins Regulate Spine Morphogenesisand Are Associated with Risk for Schizophrenia (2014)
  • Author(s): Nakazawa T, Hashimoto R, Tanimura A, Ohi K, Yamamori H, Yasuda Y, Umeda-Yano S, Kiyama Y, Konno K, Inoue T, Numata S, Ohnuma T, Iwata N, Ozaki N, Hashimoto H, Watanabe M, Manabe T, Yamamoto T, Takeda M, Kano M
  • Organizer: ACNP 53rd Annual Meeting
  • Place of Presentation: Phoenix, AZ , USA
  • Year and Date: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [Presentation] アメリカにおける神経精神薬理学会の動向 (2014)
  • Author(s): 橋本 均
  • Organizer: 第24回 日本臨床精神神経薬理学会 第44回日本神経精神薬理学会 合同年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-22
  • Invited
• [Presentation] iPS細胞関連技術を用いた統合失調症研究 (2014)
  • Author(s): 中澤 敬信、橋本 亮太、永安 一樹、安田 由華、山森 英長、梅田 知美、藤本 美智子、大井 一高、石川 充、赤松 和土、岡野 栄之、武田 雅俊、橋本 均
  • Organizer: 第24回 日本臨床精神神経薬理学会 第44回日本神経精神薬理学会 合同年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-22
  • Invited
• [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系の確立 (2014)
  • Author(s): 松村 憲佑、永安 一樹、中澤 敬信、安田 由華、山森 英長、梅田 知美、大井 一高、橋本 亮太、武田 雅俊、橋本 均
  • Organizer: 第24回 日本臨床精神神経薬理学会 第44回日本神経精神薬理学会 合同年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-22
• [Presentation] LPS誘発炎症モデルにおいて発現変化する脳内miRNAの同定 (2014)
  • Author(s): 柿原 素楽、笠井 淳司、岡田 遼、尾中 勇祐、中澤 敬信、永安 一樹、早田 敦子、新谷 紀人、橋本 均
  • Organizer: 第126回 日本薬理学会 近畿部会
  • Place of Presentation: 和歌山
  • Year and Date: 2014-10-24
• [Presentation] PRABβ（σ）遺伝子欠損マウスの行動表現型に関する検討 (2014)
  • Author(s): 本郷 翔子、中田 理恵子、尾中 勇祐、新谷 紀人、橋本 均、井上 裕康
  • Organizer: 第87回日本生化学会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] 神経ペプチドPACAPによる精神機能調節：創薬への展望 (2014)
  • Author(s): 橋本 均、新谷 紀人、早田 敦子、笠井 淳司、永安 一樹、中澤 敬信
  • Organizer: 第36回日本生物学的精神医学会 第57回日本神経化学会大会 合同年会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-10-01
• [Presentation] 精神・神経疾患モデル動物の病態解析のための三次元全脳形態計測法の構築 (2014)
  • Author(s): 勢力 薫、笠井 淳司、丹生 光咲、早田 敦子、永安 一樹、中澤 敬信、新谷 紀人、橋本 岳、橋本 均
  • Organizer: 第36回日本生物学的精神医学会 第57回日本神経化学会大会 合同年会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2014-09-29 – 2014-10-01
• [Presentation] A crosstalk between PACAP and serotonin 2A signaling (2014)
  • Author(s): 森口 啓太、早田 敦子、道添 瞳、円丁 直樹、新谷 紀人、馬場 明道、橋本 均
  • Organizer: 20th International Symposium on Regulatory Peptides (REGPEG2014)
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] ミトコンドリア融合抑制因子MIFIの転写を調節する化合物の探索. (2014)
  • Author(s): 廣内 大成、井上 直紀、新谷 紀人、田中 翔大、笠井 淳司、馬場 明道、橋本 均
  • Organizer: 次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム2014
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-08-30
• [Presentation] 細胞内タンパク質輸送と統合失調症 (2014)
  • Author(s): 中澤 敬信、橋本 亮太、橋本 均
  • Organizer: 生体機能と創薬シンポジウム2014
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-08-28 – 2014-08-29
• [Presentation] コルチコステロン誘発性うつ病モデルを用いたプロスタノイド受容体DP2を介する情動制御機構の解析 (2014)
  • Author(s): 尾中 勇祐、新谷 紀人、木野村 元彦、平井 博之、長田 欽也、中村 正孝、早田 敦子、笠井 淳司、永安 一樹、中澤 敬信、馬場 明道、橋本 均
  • Organizer: 生体機能と創薬シンポジウム2014
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-08-28 – 2014-08-29
• [Presentation] 脳内miRNA発現の高感度検出に向けたin situ hybridization法の最適化：炎症により発現変化する脳内miRNAの同定 (2014)
  • Author(s): 柿原 素楽、笠井 淳司、岡田 遼、狭間 啓佑、中澤 敬信、永安 一樹、早田 敦子、新谷 紀人、橋本 均
  • Organizer: 生体機能と創薬シンポジウム2014
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-08-28 – 2014-08-29
• [Presentation] PACAP-PAC1 signaling pathway regulates internalization of serotonin 2A receptor in a PKC and.b-arrestin2 dependent manner (2014)
  • Author(s): 早田 敦子、森口 啓太、円丁 直樹、新谷 紀人、馬場 明道、橋本 均
  • Organizer: 29th CINP World Congress of Neuropsychopharmacology
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-26
• [Presentation] ミトコンドリア融合阻害因子MIFIによる心病態の増悪機序に関する解析:遺伝子発現プロフィール解析. (2014)
  • Author(s): 田中 翔大、新谷 紀人、中山 博之、東 信太朗、開 菜摘、舎川 洸太、藤尾 慈、井上 直紀、笠井 淳司、早田 敦子、橋本 均、馬場 明道
  • Organizer: 第125回 日本薬理学会 近畿部会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2014-06-20