げっ歯類統合失調症モデルの行動課題に伴う黒質ドパミン神経活動

Research Project

Project/Area Number	18K06868
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 48020:Physiology-related
Research Institution	Niigata University
Principal Investigator	難波寿明新潟大学, 脳研究所, 助教 (90332650)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help	¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000) Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	ドパミン神経 / 統合失調症 / チャネル機能 / ドパミン / カリウムチャネル / 統合失調症モデル / 神経生理学 / サイトカイン / 脳発達 / 精神疾患
Outline of Annual Research Achievements	ドパミン伝達の異常は、統合失調症の「ドパミン仮説」として唱えられているように、疾患の発症に関連するものと考えられている。上皮成長因子を新生仔期に投与したマウスは、統合失調症様の行動異常が出現し、疾患モデル動物となることが知られる。これまでのモデル動物を用いた研究経過から、麻酔条件下ではドパミン神経の自発発火活動やチャネル特性に異常が見いだされている。すなわち、自発発火活動において、バースト活動の亢進が認められ、その亢進にはカルシウム活性型カリウム電流の低下が関与すること明らかになってきている。この研究成果は当該年度に論文投稿し、Neuroscience誌に受理された。本年度には上記経過に基づき、ドパミン神経に発現するカルシウム活性型カリウムチャネルの定量的検討として、TH-GFPマウスからレーザーマイクロダイセクション法によるサンプル採取を行いPCR法による定量条件の確立を試みた。また本課題の主要なテーマとなる覚醒状態でのドパミン神経からの活動記録に関して、ホームケージでの活動性の亢進をモデル動物で認めることができた。並行してチャネル機能異常が、統合失調症モデルの行動指標に対する影響を検討するため、チャネル機能阻害剤の脳内局所投与実験のための条件検討を進めた。聴覚性応答に対するドパミンの役割を検討するための予備検討として、ドパミン神経にCre組み換え酵素が発現するTH-creトランスジェニックラットを用いてドパミン神経からの覚醒記録を行った。AAVウィルスベクターを用いてGq共役型DREADDをドパミン神経に発現させ、リガンドである酸化クロザピン（CNO）を全身性に投与することで、急性的な作用を検討した。それにより、CNOによるドパミン活動の亢進を確認することができた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason モデル動物の中脳ドパミン核におけるチャネル発現の定量に関して、ドパミン神経特異的に緑色蛍光蛋白が発現するTH-GFPマウスに成長因子投与し、レーザーマイクロダイセクション法によるサンプル採取を行いPCR法による定量を試みた。より精度の高い定量が期待されたものの、採取されたサンプルにばらつき等が生じてしまい定量には至らなかった。研究期間を通して行動課題遂行下でモデル動物におけるドパミン活動を検討し、ドパミン活動異常が見いだされる可能性を検討する計画である。覚醒フリームービング下でのドパミン活動の計測は可能となっており、ホームケージ内静止状態での活動評価はできている。将来的に行動課題に伴う神経活動計測を目指す計画であるが、行動課題に関する検討がほとんどなされていないため、その点に関して当初より計画の進行が遅れているといえる。
Strategy for Future Research Activity	ドパミン神経におけるチャネル分子発現への影響を検討するにあたっては遺伝子発現定量の条件検討のみならず、抗体染色を用いた組織学的解析を考慮することで、電気生理学的解析結果の裏付けを進めていく。本課題研究期間においては、覚醒動物におけるドパミン活動に関する基盤データとして、新規環境下や感覚刺激（嫌悪刺激など）に対する活動応答の計測を実施することで、刺激応答性などにモデル動物で異常が認められるかといった点について検討を進める。並行して、行動課題や行動装置などに合わせた計測系の検討も進めていく。チャネル機能阻害剤の局所投与によるドパミン関連行動機能に対する影響を進めることで、チャネル機能と統合失調症関連行動機能異常との関連性を考察したい。また本年度実施したTH-creトランスジェニックラットの活動記録から、CNO投与に対する応答が確認されたので、この実験系をドパミン活動と統合失調症様行動異常や感覚応答性などと関連付けるための実験に活用していく。