GRIA1遺伝子変異が関与する自閉スペクトラム症の病態解明

研究課題

研究課題/領域番号	21K07757
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	宮崎大学
研究代表者	内田琢宮崎大学, 医学部, 助教 (60464137)
研究分担者	高宮考悟宮崎大学, 医学部, 教授 (40283767)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス	交付 (2022年度)
配分額 *注記	4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円) 2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円) 2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円) 2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円) 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード	自閉スペクトラム症 / AMPA型グルタミン酸受容体 / 遺伝子変異 / シナプス / パッチクランプ / 初代神経細胞培養 / レンチウイルスベクター / ASD
研究開始時の研究の概要	神経発達障害に関与する遺伝子変異が神経細胞の働きにどのような影響を与えるのかを調べるため、自閉スペクトラム症児童より報告された、AMPA型グルタミン酸受容体（AMPA受容体）GluA1サブユニットをコードするGRIA1遺伝子の１アミノ酸置換（ミスセンス）変異に注目し、以下の研究を行う。 ①.変異型GluA1発現ベクターの生理学的、薬理学的特徴の解析（令和3～4年度） ②.変異型GluA1の神経細胞機能への影響の解析（令和3～5年度） ③.変異型GluA1の認知・記憶・学習機能に対する影響の解析（令和4～6年度以降）
研究実績の概要	神経発達障害に関与する遺伝子変異が、神経細胞の働きにどのような影響を与えるのか、どう治療に結びつけることが可能であるかを調べるため、自閉スペクトラム症（Autism Spectrum Disorder: ASD）児童より報告された、AMPA型グルタミン酸受容体（AMPA受容体）GluA1サブユニットをコードするGRIA1遺伝子の１アミノ酸置換（ミスセンス）変異に注目し、これを解析する。本研究では、変異型GluA1が構成するAMPA受容体の生理学的機能と神経細胞機能への影響を調べ、病態原因の解明、及び治療効果のある薬剤発見を目指す。これまでの報告と同様の変異を持つヒトGluA1発現ベクターを作成し、培養細胞と実験動物を用いて、①AMPA受容体単体のイオンチャネルとしての機能、神経細胞におけるシナプス伝達機能への影響、さらに高次脳機能に関与するシナプス可塑性への影響を調べる。②AMPA受容体アンタゴニストや向精神薬等に対する応答を観察し、治療の可能性を模索する。本年度は初年度に引き続き変異型GluA1発現ベクターの生理学的・薬理学的特徴の解析および変異型GluA1の神経細胞への影響の解析を行った。HEK269T細胞に野生型、変異型GluA1を発現させ、そのチャネル機能を電気生理学的に解析し、野生型との差異を見出した。また、変異型と野生型GluA1、変異型と同じAMPA受容体サブユニットであるGluA2との共発現によるチャネル機能、局在を調べた。一方でマウス神経培養細胞を作成し、これに野生型、変異型GluA1をエレクトロポレーション法を用いての発現を試みたが、長期間の培養中に発現量が低下してしまったため、ウイルスベクターによる遺伝子発現に切り替えた。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 3: やや遅れている理由 HEK293T細胞を用いた変異型GluA1の機能および細胞内局在の解析については順調に進んだが、細胞培養を用いた解析については遺伝子発現方法をエレクトロポレーション法からレンチウイルスベクター法に変更したため、その条件検討にやや時間がかかっている。
今後の研究の推進方策	引き続き計画に従い研究を進める。レンチウイルスベクター法によるGluA1の発現は一応これを認められたため、引き続きこの方策を用いて初代神経細胞を使用した解析方法の系を確立し、これを行う。昨年、自閉スペクトラム症や知的障に関与するGluA1の遺伝子変異に関する論文が相次いで高インパクトファクター雑誌に発表され、本研究に関連する分野に世界的な注目が集まるとともに、競争が激化している。新たに報告された変異についてもこれまでと同様に発現ベクターを作成し、その機能・局在解析を行うとともに論文発表を急ぐ。