| 研究課題/領域番号 |
22K06447
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分46010:神経科学一般関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
古市 貞一 東京理科大学, 創域理工学部生命生物科学科, 教授 (50219094)
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| 研究分担者 |
篠田 陽 東京薬科大学, 薬学部, 准教授 (80403096)
定方 哲史 群馬大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (90391961)
前澤 創 東京理科大学, 創域理工学部生命生物科学科, 准教授 (90548174)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | CAPS2/CADPS2 / 分泌小胞 / エキソサイトーシス / ドーパミン / 中脳被蓋野 / 中脳黒質緻密部 / 膵腺房細胞 / 慢性膵炎 / 膵外分泌 / 腺房細胞 / CAPS2 / Cadps2 / 分泌顆粒 / アミラーゼ / 開口放出 / 有芯小胞 / 分泌障害 / CAPSタンパク質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
神経伝達物質やホルモンなどの生理活性をもつ因子は、どのタイミングで、どこへ向けて、どれだけの量を放出（分泌）されるかが、エキソサイトーシスと称する現象によって細胞タイプごとに適正にコントロールされています。エキソサイトーシスの変調は、精神神経疾患や代謝生理疾患につながります。
本研究では、エキソサイトーシスにはたらくCAPSタンパク質に着目して、神経系における神経伝達物質や神経ペプチド、非神経系である膵臓における膵液やインスリンの分泌など、異なった細胞タイプにおけるエキソサイトーシスの多様性とその障害によって発症する病態について、CAPSを基軸として統合的に理解することをめざします。
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| 研究実績の概要 |
CAPS/CADPSファミリータンパク質は有芯小胞のエキソサイトーシスを促進する分子として、副腎髄質由来PC12細胞などの神経内分泌モデル細胞株におけるカテコールアミンの放出に関与することが知られていた。しかし、中枢神経系のニューロンで実際にドーパミンの放出にも関与するかについては不明であった。この問題の解明のため、今年度はマウス中脳由来ドーパミンニューロンにおけるCAPS2の発現と機能を調べることを目的とした。マウス中脳から調製した組織切片標本および初代培養細胞を用いた細胞・組織化学的解析によって、CAPS2はドーパミン産生細胞の2つの分子マーカーであるチロシン水酸化酵素（TH）および小胞モノアミントランスポーター2（VMAT2）に陽性のドーパミン作動性ニューロンで共発現していることを明らかにした。中脳細胞抽出液から抗CAPS2抗体に対する免疫親和性で分画した細胞内標本（ミクロソーム画分が含まれる）を用いた生化学的解析によって、CAPS2関連細胞内画分にドーパミンが含まれることを示した。さらに、野生型マウスとCadps2 KOマウスの中脳初代培養細胞で、VMAT2の基質として蛍光擬似神経伝達物質FFN511を小胞内に取り込ませて行った蛍光タイムラプス生細胞イメージング解析によって、Cadps2 KO細胞では野生型細胞と比較して脱分極刺激に依存したドーパミンの放出が低下していることが明らかになった。これらの結果は、CAPS2が中枢ニューロンからのドーパミン放出に関与していることを示唆しており、中枢ドーパミン経路の機能（運動制御や報酬など）への関与の可能性を示唆している。
Cadps2 KOマウスにおけるヒト慢性膵炎様の膵外分泌障害の病態に関するRNA-seq解析については、発現変動のデータ分析やオントロジー解析などを継続しており、病態との関連性が明らかになりつつある。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は、マウス中脳ドーパミン産生細胞におけるCAPS2依存的なドーパミン分泌小胞のエキソサイトーシスを明らかにすることができ、論文発表をすることができた。これまで、培養細胞株などにおけるCAPSファミリー依存的なカテコールアミン分泌については報告が多数あったが、本邦が中枢神経系のニューロンにおける分泌動態へのCAPS2の関与を実証した最初の報告となった。
慢性膵炎様の症状を発症するCadps2 KOマウスの膵臓におけるトランスクリプトーム解析は継続中であり、今後、病態の遺伝子基盤の解明につながることと考えている。
CAPS2が分泌制御に関わる神経ペプチド・オキシトシンのはたらきに関する共同研究として、マウスのオキシトシン神経の活性化はスコポラミン誘発性コリン作動性障害による認知障害を改善することが明らかとなり、学会発表を行った。また、KOマウスの行動表現型の解析に必要な深層学習による行動動画の解析技術の開発に関する共同研究についても学会発表を行った。
以上のことから、順調に研究が進展したと考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、CAPS2遺伝子の欠損が引き起こす膵炎様病態に関連する遺伝子発現を明らかにするため、2023年度から行っているKOマウスと野生型マウスの膵臓におけるRNA-Seqによる比較トランスクリプトームの研究を推進する。病態に関連すると考えられる遺伝子群の発現変動パターンがいくつか観察されており、今後はその実証の免疫化学的な解析やより詳細なバイオインフォマティクス解析で実証をしていく計画である。今年度の中脳ドーパミンニューロンにおけるCAPS2の機能解析では、培養ドーパミンニューロンの主に細胞体付近、および近位の神経突起でのFFN511蛍光イメージングを中心に行った。VMAT2はシナプス小胞と有芯小胞の両方にFFN511を取り込むことから、シナプス小胞と有芯小胞を区別したCAPS2による分泌制御を解析することは今後の課題である。
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