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

2015 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

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27年度においては、以下の検討を行った。
1. 前年度に見出した、一部のmiRNAの過剰発現による、5-HT神経発生に重要な遺伝子発現の減少の詳細な分子機構について解析を行った。その結果、5-HT神経を含む中脳領域の正常な形態形成に必須である遺伝子群の発現量が、上記miRNAの過剰発現によって変化していることを見出した。
2. 各miRNAの個体で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、上記miRNAすべてに対して作製した。また、各miRNAと特異的に結合することでその機能を阻害するdecoy配列の機能確認を、ルシフェラーゼアッセイにより確認した後、これらdecoy配列を過剰発現するレンチウイルスベクターを作製した。
3. マウス初代培養海馬神経細胞において、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ことを、前年度に見出している。そこで、前項で作製した、このmiRNAを過剰発現するウイルスベクターを海馬に局所注入して、個体における当該miRNAの機能について検討を行ったが、感染後1週間においては当該遺伝子に有意な影響は見られなかった。
4. ヒト神経系の発生における各miRNAの役割を明らかにするため、ヒトiPS細胞を神経幹細胞へと分化させる際に、各miRNAの過剰発現を行ったが、分化後の神経幹細胞の腹側化や背側化は観察されなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定通り、各miRNAの過剰発現および機能阻害を実施し、ES細胞の5-HT神経分化系等における影響について明らかにしつつあるものの、脳定位装置の故障により、個体での評価に遅れが発生した。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画に従い、個体動物におけるレンチウイルスベクターの脳内注入等を行う。また、個体において遺伝子発現への影響が見出された場合には、精神疾患モデル動物等を用いた検討を行い、同定したmiRNAが精神疾患において果たしている役割について解明していく予定である。

Causes of Carryover

個体動物におけるmiRNAの機能を評価するため、脳定位装置を用いて、セロトニン神経細胞核へのレンチウイルスベクターの局所注入を行う予定であったが、脳定位装置の故障により、実施できなかった。現在は修理が完了しているが、実施に大きく遅れが発生しており、当初研究目的を達成するためには次年度の使用が必要である。

Expenditure Plan for Carryover Budget

機器の故障により実施が遅延している、個体動物における評価と行うとともに、個体での遺伝子発現への影響が見出された場合には、精神疾患モデル動物等を用いた検討を行い、同定したmiRNAの病態生理学的意義の解明を目指す。

Research Products

• [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.tsumura 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 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, 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
• [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 – 2016-03-12
  • Int'l Joint Research
• [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 – 2015-11-16
  • Int'l Joint Research
• [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] 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] 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] 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] 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