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発達障害責任遺伝子の抑制性神経細胞における機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K08271
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分52050:胎児医学および小児成育学関連
研究機関愛知県医療療育総合センター発達障害研究所

研究代表者

野田 万理子  愛知県医療療育総合センター発達障害研究所, 分子病態研究部, 研究員 (50571311)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード抑制性神経細胞 / 興奮性神経細胞 / E/Iバランス / 神経細胞移動 / ASD / てんかん / 知的障害 / ID / 神経科学 / 脳・神経 / 発生・分化 / 発達障害
研究開始時の研究の概要

自閉性障害を含む発達障害は遺伝的な疾患と考えられるが、病因解明から治療法探索に至るまで克服すべき点が多い。近年の臨床遺伝学的な解析の結果、多くの発達障害原因遺伝子(候補)が報告されてきたが、これらの遺伝子異常が病態を形成する分子メカニズムの理解は殆ど進んでいない。本研究では、“抑制性神経細胞の機能解析システム”を構築・駆使し、1)発達障害責任遺伝子であるPHACTR1, POGZとMED13Lが大脳皮質形成に果たす役割、および、2)疾患で見出された変異に基づく蛋白質機能障害が大脳皮質形成や神経細胞機能の異常を引き起こす分子病態メカニズム、を解析する。

研究実績の概要

これまでの発達障害研究は臨床遺伝学的な研究の進展が著しく、既に1000種類以上の“責任遺伝子候補”が報告されている。しかしこれら発達障害原因候補遺伝子の中には、興奮性神経細胞において何ら表現型が認められない分子も存在する。本研究ではその中で特に発達障害の病態と関連が深い3種類の分子に着目した。すなわち難治性乳幼児てんかんの責任遺伝子であるPHACTR1、ASD患者で新規ミスセンス変異が複数例報告されている転写調節因子POGZ、知的障害(ID)患者で複数個所の新規ミスセンス変異が見いだされたMED13Lである。自閉スペクトラム障害(ASD)を含む発達障害にはてんかんを伴うものが多い。「てんかん」の病態の本質は大脳皮質神経細胞の過剰興奮であり、興奮性(Excitatory)と抑制性(Inhibitory)のバランス(E/Iバランス)の崩壊である。従って「てんかん」の病態形成には、興奮性神経細胞の機能異常(過剰興奮)だけではなく、抑制性神経細胞の機能異常(脱落や機能低下)の寄与も非常に大きいと考えられる。これまでのてんかん研究の主体は興奮性神経細胞におかれることが多かったが、本研究では、これまで着目されてこなかった抑制性神経細胞に焦点を当てて解析を行うことで、発達障害責任遺伝子の新たな機能を明らかにすることができると考える。
これまでに、胎仔期の抑制性神経細胞の高効率なラベル化法を確立し、胎生期大脳皮質の抑制性神経細胞のライブイメージングの解析系構築にも着手した。しかし、病気での療養期間が長く、実験の遂行がほとんどできなかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

抑制性神経細胞への子宮内胎仔脳遺伝子導入は、導入時期を胎生(E)12とすることで高効率かつ選択的な導入が可能となったが、抑制性神経細胞の主要な産生部位である基底核原基(ganglionic eminence (GE))の3部位(caudal GE (CGE), medial GE (MGE), lateral GE (LGE))全てにラベルされたため、特に皮質に向かう抑制性神経細胞(MGE由来)の移動解析が困難となった。MGE選択的な抑制性神経細胞へのラベルを行うため、遺伝子改変マウスを用いた方法に切り替える予定でいたが、新型コロナウィルスの流行により、海外との契約状況に多大なる遅延が生じ、希望する遺伝子改変マウスの入手目処が立っていない。
そのため、現在は脳組織スライスを用いたlive imagingにより、皮質に向かう抑制性神経細胞を可視化し、PHACTR1, POGZ, MED13Lのノックダウンの影響を検討する手法に切り替える予定である。さらに、E14.5マウス脳のMGEを単離し、抑制性神経細胞を分離、in vitro遺伝子導入により各分子の発現抑制を行ない、培養後の細胞の形態を観察・解析し、live imagingのデータと比較検討する。
一方で、病気での療養期間が長く、実験の遂行がほとんどできなかった。

今後の研究の推進方策

In vitroでの抑制性神経細胞解析系の構築を早急に行う。今年度新たに研究室に導入した共焦点レーザー顕微鏡システム(ニコン、A1R HD25)を用いることで、これまでよりも高解像度かつ高速なlive imagingが可能となる。このシステムを用いて、胎生期大脳皮質の抑制性神経細胞ライブイメージングを行うことにより、皮質へと移動途中の抑制性神経細胞の形態・速度変化の数値化を行い、疾患を模倣した状態と健常状態との比較解析を行うことが可能となる。In vivoの解析は、遺伝子改変マウスの入手ができなかった場合、野生型マウスを用いて行い、生後、皮質に存在する抑制性神経細胞の免疫染色法による識別などで比較検討を行う。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Expression Analyses of Rich2/Arhgap44, a Rho Family GTPase-Activating Protein, during Mouse Brain Development.2023

    • 著者名/発表者名
      Goto N, Nishikawa M, Ito H, Noda M, Hamada N, Tabata H, Kinoshita M, Nagata K-I
    • 雑誌名

      Dev. Neurosci.

      巻: 45 号: 1 ページ: 19-26

    • DOI

      10.1159/000529051

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression Analyses of Polo-Like Kinase 4, a Gene Product Responsible for Autosomal Recessive Microcephaly and Seckel Syndrome, during Mouse Brain Development2022

    • 著者名/発表者名
      Hamada Nanako、Iwamoto Ikuko、Noda Mariko、Nishikawa Masashi、Nagata Koh-ichi
    • 雑誌名

      Developmental Neuroscience

      巻: 44 号: 6 ページ: 643-650

    • DOI

      10.1159/000526914

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression Analyses of Cep152, a Responsible Gene Product for Autosomal Recessive Primary Microcephaly, during Mouse Brain Development2022

    • 著者名/発表者名
      Hamada Nanako、Noda Mariko、Ito Hidenori、Iwamoto Ikuko、Nagata Koh-ichi
    • 雑誌名

      Developmental Neuroscience

      巻: 44 号: 3 ページ: 162-170

    • DOI

      10.1159/000523922

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression analyses of Rac3, a Rho family small GTPase, during mouse brain development.2022

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa M, Ito H, Noda M, Hamada N, Tabata H, Nagata K.
    • 雑誌名

      Dev Neurosci

      巻: 44 号: 1 ページ: 49-58

    • DOI

      10.1159/000521168

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression analyses of PLEKHG2, a Rho family-specific guanine nucleotide exchange factor, during mouse brain development2021

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Masashi、Ito Hidenori、Noda Mariko、Hamada Nanako、Tabata Hidenori、Nagata Koh-ichi
    • 雑誌名

      Medical Molecular Morphology

      巻: - 号: 2 ページ: 146-155

    • DOI

      10.1007/s00795-020-00275-1

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Physiological significance of WDR45, a responsible gene for β-propeller protein associated neurodegeneration (BPAN), in brain development2021

    • 著者名/発表者名
      Noda Mariko、Ito Hidenori、Nagata Koh-ichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 22568-22568

    • DOI

      10.1038/s41598-021-02123-3

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The synaptic scaffolding protein CNKSR2 interacts with CYTH2 to mediate hippocampal granule cell development2021

    • 著者名/発表者名
      Ito Hidenori、Morishita Rika、Noda Mariko、Ishiguro Tomoki、Nishikawa Masashi、Nagata Koh-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 297 号: 6 ページ: 101427-101427

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.101427

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biochemical and morphological characterization of SEPT1 in mouse brain2020

    • 著者名/発表者名
      Ito Hidenori、Morishita Rika、Noda Mariko、Iwamoto Ikuko、Nagata Koh-ichi
    • 雑誌名

      Medical Molecular Morphology

      巻: 53 号: 4 ページ: 221-228

    • DOI

      10.1007/s00795-020-00248-4

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Role of GAP43 in the development of mouse cerebral cortex.2022

    • 著者名/発表者名
      野田 万理子,松本歩,伊東秀記,山形崇倫,永田浩一
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] X連鎖知的障害関連分子CNKSR2はCYTH2と協調して海馬歯状回顆粒細胞の発達を制御する.2022

    • 著者名/発表者名
      伊東秀記,森下理香,野田万理子,石黒智己,西川将司,永田浩一
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 大脳皮質発達過程におけるオートファジー関連分子Wdr45の役割.2021

    • 著者名/発表者名
      野田 万理子、伊東秀記、永田浩一
    • 学会等名
      第64回日本神経化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 発達障害責任遺伝子Rac3の神経組織における発現解析.2021

    • 著者名/発表者名
      西川将司、伊東秀記、野田万理子、浜田奈々子、田畑秀典、永田浩一
    • 学会等名
      第53回日本臨床分子形態学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 発達期脳におけるがん抑制遺伝子FHITの機能解明.2021

    • 著者名/発表者名
      野田 万理子、伊東秀記、永田浩一
    • 学会等名
      第53回日本臨床分子形態学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Role of WDR45, the autophagy-related gene, in the development of mouse cerebral cortex.2020

    • 著者名/発表者名
      野田 万理子、岩本郁子、田畑秀典、伊東秀記、永田浩一
    • 学会等名
      第63回日本神経化学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] X連鎖知的障害関連分子CNK2の性状機能解析.2020

    • 著者名/発表者名
      伊東秀記、森下理香、野田万理子、永田浩一
    • 学会等名
      日本臨床分子形態学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 発達障害責任遺伝子 PLEKHG2 の神経組織における発現解析.2020

    • 著者名/発表者名
      永田浩一、西川 将司、伊東 秀記、野田万理子、 浜田奈々子、田畑 秀典
    • 学会等名
      日本臨床分子形態学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所 分子病態研究部門

    • URL

      https://www.pref.aichi.jp/addc/eachfacility/hattatsu/department/index4.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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