Effect of vitamin C on neural development of the cerebral cortex.

Research Project

Project/Area Number	22K11775
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	樋口真弓大阪大学, 大学院生命機能研究科, 特任研究員(常勤) (30837795)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	菅生紀之大阪大学, 大学院生命機能研究科, 特任准教授(常勤) (20372625)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000) Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords	神経発生発達 / 神経精神疾患 / ビタミンC / 神経細胞死 / エピゲノム / 遺伝子発現 / 突然変異 / 精神神経疾患
Outline of Research at the Start	ビタミンCは抗酸化作用・コラーゲン合成・脱メチル化などに関係し、胎児期においても高濃度で脳に存在し、神経発生発達に重要な役割を果たしていると考えられている。一方、発生発達段階で生じた神経細胞の突然変異やエピゲノムの異常は精神神経疾患の要因となることが近年明らかになってきた。本研究はビタミンCトランスポーターSlc23a2遺伝子を発生発達期の大脳皮質特異的に欠損させたマウスを作製してDNA損傷や体細胞突然変異、エピゲノムの変化を解析する。さらに、これらによって引き起こされる遺伝子発現量変化と行動異常を解析することで、ビタミンC欠乏が精神神経疾患の起因となるメカニズムを明らかにする。
Outline of Annual Research Achievements	前年度までにビタミンCトランスポーターであるSlc23a2を大脳皮質特異的にノックアウトするコンディショナルマウスを作製し、その個体で目的通り大脳皮質神経細胞でSlc23a2を欠損し発現量が低下していることを確認した。これまでに全身性でSlc23a2をノックアウトしたマウスは出生後すぐに致死となるとの報告があるが、Slc23a2を大脳皮質神経細胞特異的にノックアウトした場合、成熟個体まで発達しうることがわかった。本年度はこのコンディショナルノックアウトマウスを用い、以下の解析を行った。（1）Slc23a2欠損が大脳皮質の層形成に与える影響を調べるため、層特異的マーカー分子の抗体による免疫組織化学的解析を行ったところ、大きな異常は認められず各層の神経細胞へ分化していることが示された。（2）大脳皮質形成においてSlc23a2欠損が細胞の生存に与える影響を調べるため、免疫組織化学的解析によりアポトーシスを調べた。その結果、胎仔大脳皮質において野生型と比較してアポトーシスが僅かに増加していた。（3）大脳皮質形成においてSlc23a2欠損がDNAメチル化に与える影響を調べるため、抗5-メチルシトシン抗体による免疫組織化学的解析を行なった。その結果、胎仔大脳皮質において核内の５-メチルシトシンが増加していた。以上のように大脳皮質特異的ビタミンCトランスポーターSlc23a2欠損マウスは、成熟個体まで発生することはできるものの、大脳皮質形成において異常が観察された。したがって、神経細胞内のビタミンC濃度低下によって脳発達異常が引き起こされる可能性が示唆される。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason Slc23a2欠損により神経精神疾患の原因ともなりうる異常な大脳皮質形成が引き起こされる可能性が示唆された。当初の予定通り、実験は概ね順調に進んでいる。次年度も予定通りこのマウスの解析を進める。特に、神経発生発達における遺伝子発現やエピゲノム調節、ゲノム安定性維持に細胞内ビタミンC低下が及ぼす影響を調べる。
Strategy for Future Research Activity	Slc23a2欠損神経細胞は免疫組織化学的解析で高メチル化状態を示したことから、さらに全ゲノムシークエンスにより塩基配列レベルのメチル化解析を進める。またこのエピゲノム変化に伴った、遺伝子発現変動をRNAseqにより調べる予定である。さらに、本課題の特徴であるDNA損傷の解析を進めていく。