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発達期小脳のシナプス刈り込みの異常が自閉症および統合失調症関連行動に及ぼす影響

研究課題

研究課題/領域番号 21H04785
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分46:神経科学およびその関連分野
研究機関帝京大学 (2023)
東京大学 (2021-2022)

研究代表者

狩野 方伸  帝京大学, 先端総合研究機構, 教授 (40185963)

研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)
2023年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2022年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2021年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
キーワードシナプス刈り込み / 発達期 / 小脳 / マウス / 自閉スペクトラム症 / 統合失調症
研究開始時の研究の概要

小脳の障害が自閉スペクトラム症や統合失調症の発症に関わるという多くの報告があるが、発達期小脳のシナプス刈り込みの異常とこれらの精神神経疾患との関連は不明である。本研究では、これらの精神疾患の関連遺伝子をプルキンエ細胞特異的に欠損させたマウスを対象に、発達期小脳の登上線維シナプス刈り込み、前頭前野のシナプス伝達、精神疾患関連行動を精査し、さらに、プルキンエ細胞の活動を変調してシナプス刈り込みを正常化した場合の効果を解析する。これらにより、発達期小脳の登上線維シナプス刈り込みの異常な亢進や障害が、如何にして前頭前野のシナプス機能に永続的な影響を及ぼし、精神疾患類似の行動異常を起こすのかを追及する。

研究成果の概要

小脳の障害が自閉スペクトラム症(ASD)や統合失調症(SZ)の発症に関わると考えられているが、発達期小脳のシナプス刈り込みとの関連は不明である。本研究では、ASDまたはSZの関連遺伝子を小脳プルキンエ細胞特異的に欠損させたマウスを用いて、この課題に取り組んだ。ASDの関連遺伝子である細胞接着分子の欠損マウスでは、シナプス刈り込みの亢進と一部ASD類似の行動異常がみられたが、両者を因果的に関係づけるまでには至らなかった。一方、SZのリスク遺伝子の欠損マウスでは、シナプス刈り込みの異常と行動の柔軟性の低下がみられた。設定した課題に対して一定の成果を得たが、結論を得るために更なる研究が必要である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

自閉スペクトラム症(ASD)や統合失調症(SZ)は、頻度が高く、患者の社会生活に影響する重要な精神神経疾患である。近年、これらの発症に小脳の異常が関わると広く考えられるようになった。一方、ASDやSZでは、発達期の大脳皮質のシナプス刈り込みに異常があることが知られているが、発達期の小脳におけるシナプス刈り込みの異常が関わるかは明らかでなかった。マウスを用いた本研究において、ASDやSZの関連遺伝子の小脳プルキンエ細胞特異的欠損がシナプス刈り込みの異常を起こすとともに、これらの精神疾患類似の行動異常を生じる可能性を示した。ASDやSZの病態生理の理解の進展に貢献する研究成果と考えられる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 3件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] ミュンヘン工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] ミュンヘン工科大学(ドイツ)

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      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] ミュンヘン工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Maturation of GABAergic Synaptic Transmission From Neocortical Parvalbumin Interneurons Involves N-methyl-D-aspartate Receptor Recruitment of Cav2.1 Channels2023

    • 著者名/発表者名
      Singh Mahendra、Sapkota Kiran、Sakimura Kenji、Kano Masanobu、Cowell Rita M、Overstreet-Wadiche Linda、Hablitz John J、Nakazawa Kazu
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 513 ページ: 38

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2023.01.007

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Distorted neurocomputation by a small number of extra-large spines in psychiatric disorders2023

    • 著者名/発表者名
      Obi-Nagata Kisho、Suzuki Norimitsu、Miyake Ryuhei、MacDonald Matthew L.、Fish Kenneth N.、Ozawa Katsuya、Nagahama Kenichiro、Okimura Tsukasa、Tanaka Shoji、Kano Masanobu、Fukazawa Yugo、Sweet Robert A.、Hayashi-Takagi Akiko
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 9 号: 23 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1126/sciadv.ade5973

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] PTPδ is a presynaptic organizer for the formation and maintenance of climbing fiber to Purkinje cell synapses in the developing cerebellum2023

    • 著者名/発表者名
      Okuno Yuto、Sakoori Kazuto、Matsuyama Kyoko、Yamasaki Miwako、Watanabe Masahiko、Hashimoto Kouichi、Watanabe Takaki、Kano Masanobu
    • 雑誌名

      Frontiers in Molecular Neuroscience

      巻: 16 ページ: 1206245-1206245

    • DOI

      10.3389/fnmol.2023.1206245

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cerebellar climbing fibers multiplex movement and reward signals during a voluntary movement task in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Ikezoe Koji、Hidaka Naoki、Manita Satoshi、Murakami Masayoshi、Tsutsumi Shinichiro、Isomura Yoshikazu、Kano Masanobu、Kitamura Kazuo
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 6 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1038/s42003-023-05309-9

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] mGluR5 Is Substitutable for mGluR1 in Cerebellar Purkinje Cells for Motor Coordination, Developmental Synapse Elimination, and Motor Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Harbers Maria、Nakao Harumi、Watanabe Takaki、Matsuyama Kyoko、Tohyama Shoichi、Nakao Kazuki、Kishimoto Yasushi、Kano Masanobu、Aiba Atsu
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 11 号: 13 ページ: 2004-2004

    • DOI

      10.3390/cells11132004

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Endocannabinoid-dependent formation of columnar axonal projection in the mouse cerebral cortex2022

    • 著者名/発表者名
      Itami Chiaki、Uesaka Naofumi、Huang Jui-Yen、Lu Hui-Chen、Sakimura Kenji、Kano Masanobu、Kimura Fumitaka
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 37

    • DOI

      10.1073/pnas.2122700119

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Endocannabinoid-Mediated Control of Neural Circuit Excitability and Epileptic Seizures2022

    • 著者名/発表者名
      Sugaya Yuki、Kano Masanobu
    • 雑誌名

      Frontiers in Neural Circuits

      巻: 15 ページ: 781113-781113

    • DOI

      10.3389/fncir.2021.781113

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Flp-dependent G-CaMP9a transgenic mouse for neuronal imaging in vivo2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Masayuki, Inoue Masatoshi, Takeuchi Atsuya, Kobari Shigetaka, Yokoyama Tatsushi, Horigane Shin-ichiro, Takemoto-Kimura Sayaka, Abe Manabu, Sakimura Kenji, Kano Masanobu, Kitamura Kazuo, Fujii Hajime, Bito Haruhiko
    • 雑誌名

      Cell Reports Methods

      巻: 2 号: 2 ページ: 100168-100168

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2022.100168

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Combining electrophysiology and optogenetics for functional screening of pyramidal neurons in the mouse prefrontal cortex2021

    • 著者名/発表者名
      Nagahama Kenichiro、Fujino Shuhei、Watanabe Takaki、Uesaka Naofumi、Kano Masanobu
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 2 号: 2 ページ: 100469-100469

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2021.100469

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Autism-Associated Neuroligin-3 Mutation Affects Developmental Synapse Elimination in the Cerebellum2021

    • 著者名/発表者名
      Lai Esther Suk King、Nakayama Hisako、Miyazaki Taisuke、Nakazawa Takanobu、Tabuchi Katsuhiko、Hashimoto Kouichi、Watanabe Masahiko、Kano Masanobu
    • 雑誌名

      Frontiers in Neural Circuits

      巻: 15 ページ: 676891-676891

    • DOI

      10.3389/fncir.2021.676891

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] mGluR1 signaling in cerebellar Purkinje cells: class FormattedString { value: Subcellular organization and involvement in cerebellar function and disease }2021

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Miwako、Aiba Atsu、Kano Masanobu、Watanabe Masahiko
    • 雑誌名

      Neuropharmacology

      巻: 194 ページ: 108629-108629

    • DOI

      10.1016/j.neuropharm.2021.108629

    • URL

      https://localhost/en/publications/421e1763-b575-4342-8562-643cf562d1b0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phospholipase C β3 is Required for Climbing Fiber Synapse Elimination in Aldolase C-positive Compartments of the Developing Mouse Cerebellum2020

    • 著者名/発表者名
      Rai Yurie、Watanabe Takaki、Matsuyama Kyoko、Sakimura Kenji、Uesaka Naofumi、Kano Masanobu
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 462 ページ: 36

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2020.04.035

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Reactivation of adult-born neuron ensembles in REM sleep for memory consolidation2023

    • 著者名/発表者名
      Masanori Sakaguchi、Iyo Koyanagi、Pablo Vergara、Yuteng Wang、Jiahui Yu、oshie Naoi、Kapar E Vogt、Yoan Cherasse、Noriki Kutsumura、Yuki Sugaya 、Masanobu Kano、Takeshi Sakurai、Taro Tezuka、Sakthivel Srinivasan
    • 学会等名
      The 46th Annual Meeting of Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Negative reward-prediction errors of climbing fiber inputs for cerebellar reinforcement learning algorithm2023

    • 著者名/発表者名
      Hoang Thien Huu、Shinichiro Tsutsumi、Masanori Matsuzaki、Masanobu Kano、Keisuke Toyama、Kazuo Kitamura、Mitsuo Kawato
    • 学会等名
      The 46th Annual Meeting of Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Calcium-Dependent Regulation of Climbing Fiber Synapse Elimination in the Developing Cerebellum2023

    • 著者名/発表者名
      Masanobu Kano
    • 学会等名
      IRCN-iPlasticity International Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 神経活動に依存したシナプス刈り込みによる成熟神経回路の形成2023

    • 著者名/発表者名
      狩野 方伸
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 小脳における発達期シナプス刈り込みの活動依存的制御2022

    • 著者名/発表者名
      狩野 方伸
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会(NEURO2022,)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 神経発火異常を引き起こす巨大スパインの非線形コンピュテーション2022

    • 著者名/発表者名
      小尾(永田) 紀翔、鈴木 紀光、Matthew L. MacDonald、Kenneth N. Fish、白井 福寿、沖村 宰、長濱 健一郎、田中 昌司、狩野 方伸、Robert A. Sweet、林(高木) 朗子
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会(NEURO2022,)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小脳プルキンエ細胞特異的なmGluR5の発現はmGluR1の運動協調およびシナプス刈り込みの機能を代替できる2022

    • 著者名/発表者名
      ハーベス まりあ、中尾 晴美、渡邉 貴樹、岸本 泰司、狩野 方伸、饗場 篤
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会(NEURO2022,)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diacylglycerol lipase-α ノックアウトマウスにみられる早期眼優位可塑性への抑制性神経回路の関与2022

    • 著者名/発表者名
      亀山 克朗、米田 泰輔、後藤 隆浩、寺田 慧子、高木 正浩、吉村 由美子、崎村 建司、狩野 方伸、畠 義郎
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会(NEURO2022,)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Calcium-dependent regulation of climbing fiber synapse elimination in the developing cerebellum2022

    • 著者名/発表者名
      Masanobu Kano
    • 学会等名
      The 12th International Symposium of the RESEARCH ON THE CEREBELLUM AND ATAXIAS (SRCASRCA2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Endocannabinoid-dependent formation of columnar axonal projection of layer 4 neurons in the mouse cerebral cortex2022

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Itami, Naofumi Uesaka, Jui-Yen Huang, Hui-Chen Lu, Kenji Sakimura, Masanobu Kano, Fumitaka Kimura
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 脳の機能発達を担うシナプス刈り込みのアストロサイト依存性とその分子基盤2021

    • 著者名/発表者名
      上阪 直史、赤松 翼、狩野 方伸
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 発達期小脳においてプレシナプスのLAR-RPTPsはプルキンエ細胞樹状突起上の登上線維シナプス領域の拡大を促進する2021

    • 著者名/発表者名
      奥野 優人、渡邉 貴樹、佐郡 和人、狩野 方伸
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自発レバー引き課題を行うマウスにおける小脳プルキンエ細胞の複雑スパイク活動の符号化モデル解析2021

    • 著者名/発表者名
      池添 貢司、日高 直樹、真仁田 聡、村上 誠祥、堤 新一郎、礒村 宜和、狩野 方伸、喜多村 和郎
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生後小脳発達と社会性行動に関わる自閉症感受性遺伝子AUTS2の生理機能の解明2021

    • 著者名/発表者名
      堀 啓、山城 邦比古、Esther Lai、青木 瞭、嶋岡 可純、有村 奈利子、江草 早紀、坂本 亜沙美、阿部 学、崎村 健司、渡邊 貴樹、上坂 直史、狩野 方伸、星野 幹雄
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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