多階層（遺伝子-タンパク質-代謝物）の網羅的解析によるクロザピンの作用機序解明

• 研究課題/領域番号: 22K06755
• 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47060:医療薬学関連
• 研究機関: 名城大学
• 研究代表者: 吉見 陽 名城大学, 薬学部, 准教授 (00637671)
• 研究分担者: 財津 桂 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (30700546) ; 野田 幸裕 名城大学, 薬学部, 教授 (90397464)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2026年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: トランスクリプトーム / プロテオーム / メタボローム / バイオインフォマティクス / 統合失調症 / 網羅解析 / 網羅的解析 / 抗精神病薬 / クロザピン

研究開始時の研究の概要

クロザピンは治療抵抗性統合失調症に対し高い有効性を示すが、ときに致死的副作用が発現するため普及が限定的である。複雑な薬理学的特性が治療効果と副作用の発現に関与している可能性が高いが詳細なメカニズムは解明されていない。
本研究では、クロザピン治療中の統合失調症患者およびクロザピン処置した統合失調症モデルマウス由来の検体を用いて、遺伝子－タンパク質－代謝物の各分子レベルの網羅的発現プロファイルを比較することにより、クロザピンの治療効果と副作用の発現および治療抵抗性統合失調症の病態に関わる分子を同定する。これにより分子機序に基づく診断・治療法の開発に繋がる成果取得を目指す。

研究実績の概要

クロザピン治療中の統合失調症患者およびクロザピン処置した統合失調症モデルマウスを用いて、クロザピンの治療効果と副作用の発現および治療抵抗性統合失調症の病態に関わる分子を同定し、分子機序に基づく診断・治療法の開発に繋がる成果取得を目指す。
１．臨床検体のサンプリング：現在までに集積した検体を網羅解析に使用している。検体収集は継続する。
２．モデルマウス作製、行動試験：フェンシクリジン投与マウス（10 mg/kg、14日間皮下投与）にクロザピン（10 mg/kg、30 mg/kg）を7日間経口投与し、行動解析バッテリー（新奇物体認知・3チャンバー・Y迷路・受動回避・プレパルス抑制試験）を実施した。PCPによる物体認知・忌避学習障害はCLZ投与により緩解することが明らかとなった。
３．多階層的網羅解析：PCP投与モデルマウスのプール検体（各群4匹）の脳検体（前頭前皮質・側坐核・線条体・海馬・扁桃体）のRNAseqの実施と統計学的解析を完了した。前頭前皮質については、PCPによる発現変化がCLZにより抑制される遺伝子を治療標的候補として、qPCRによる発現変化の再確認を進め、脳5部位の特異的・共通の発現パターンを示す遺伝子やパスウェイの探索を進めている。メタボローム解析は、大脳辺縁系（側坐核・海馬・扁桃体）を対象に実施し、PCPによる神経細胞障害が脳部位によってCLZにより緩解あるいは増悪すること、CLZによりエネルギー代謝異常が生じることが明らかとなった。今後、他の脳部位の網羅解析を進めるとともに、階層内および階層間の関連解析を進める予定である。
４．機能解析：ヒト神経芽細胞腫にPCPおよびCLZを処置した際の細胞増殖および細胞毒性に及ぼす影響の評価と、その分子機序解明のためのサンプリングに着手した。

現在までの達成度

2: おおむね順調に進展している

理由

ヒト・マウス・細胞検体の収集を進め、網羅解析のデータ解析を進めている。追加スクリーニング・バリデーション用検体の集積を進めるとともに、治療標的となりうる候補分子の検証を進める。網羅解析データのマイニングに時間を要するが、その間に得られた候補分子の発現変化の再確認と、機能解析のための培養細胞株による実験系の確立を進める予定である。
行動解析は完了したが、網羅解析データの結果から追加で情動行動や認知機能を評価する系を実施するか検討する。
全体として年次計画に基づきヒト・マウス・細胞検体の解析を進めることができており、おおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

１．臨床検体のサンプリング：引き続き追加スクリーニング・バリデーション用検体の集積を継続する。
２．モデルマウス作製、行動試験：追加で情動行動や認知機能を評価する系を実施するか検討する。候補遺伝子が確定した場合には、細胞レベルの検討を経てマウスの遺伝子発現調節による行動表現型への影響を評価する。
３．多階層的網羅解析： マイクロアレイ・RNAseq・プロテオーム・メタボロームのデータ収集とデータ解析を進める。マイクロアレイ・RNAseq・プロテオーム解析はデータ取得と統計学的解析が概ね完了しており、データマイニングの継続により候補分子を選別する。メタボローム解析は残りの検体の解析条件検討とデータ取得を進める。階層内・階層間のデータ統合を実施する。
４．細胞表現型解析：PCPおよびCLZ処置による細胞増殖・生存・毒性の評価と分子機序解明のための実験系の確立、処置検体の集積を進め、網羅解析データの結果との整合性を確認する。

研究成果

• [雑誌論文] Involvement of N-methyl-D-aspartate receptor GluN2C/GluN2D subunits in social behavior impairments in mice exposed to social defeat stress as juveniles (2025)
  • 著者名/発表者名: Mikio Yoshida, Hikari Katada, Yuya Isozumi, Chiharu Suzuki, Akira Yoshimi, Norio Ozaki, Yukihiro Noda
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 巻: 157 号: 3 ページ: 139-145
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2024.12.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Duloxetine improves chronic orofacial pain and comorbid depressive symptoms in association with reduction of serotonin transporter protein through upregulation of ubiquitinated serotonin transporter protein. (2024)
  • 著者名/発表者名: Mariko Nakamura, Akira Yoshimi, Tatsuya Tokura, Hiroyuki Kimura, Shinichi Kishi, Tomoya Miyauchi, Kunihiro Iwamoto, Mikiko Ito, Aiji Sato-Boku, Akihiro Mouri, Toshitaka Nabeshima, Norio Ozaki, Yukihiro Noda
  • 雑誌名: Pain. 巻: 165 号: 5 ページ: 1177-1186
  • DOI: 10.1097/j.pain.0000000000003124
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mice with deficiency in Pcdh15, a gene associated with bipolar disorders, exhibit significantly elevated diurnal amplitudes of locomotion and body temperature (2024)
  • 著者名/発表者名: Mori Daisuke、Inami Chihiro、Ikeda Ryosuke、Sawahata Masahito、Urata Shinji、Yamaguchi Sho T.、Kobayashi Yohei、Fujita Kosuke、Arioka Yuko、Okumura Hiroki、Kushima Itaru、Kodama Akiko,...., Kaibuchi Kozo、Okabe Shigeo,....., Ozaki Norio
  • 雑誌名: Translational Psychiatry 巻: 14 号: 1 ページ: 216-216
  • DOI: 10.1038/s41398-024-02952-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Signal flow in the NMDA receptor?dependent phosphoproteome regulates postsynaptic plasticity for aversive learning (2024)
  • 著者名/発表者名: Funahashi Y, Ahammad RU, Zhang X, Hossen E, Kawatani M, Nakamuta S, Yoshimi A, Wu M, Wang H, Wu M, Li X, Faruk MO, Shohag MH, Lin YH, Tsuboi D, Nishioka T, Kuroda K, Amano M, Noda Y, Yamada K, Sakimura K, Nagai T, Yamashita T, Uchino S, Kaibuchi K.
  • 雑誌名: Science Signaling 巻: 17 号: 853
  • DOI: 10.1126/scisignal.ado9852
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Astrotactin 2 ( <scp>ASTN2</scp> ) regulates emotional and cognitive functions by affecting neuronal morphogenesis and monoaminergic systems (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito Takahiro、Yoshida Mikio、Aida Tomomi、Kushima Itaru、Hiramatsu Yuka、Ono Maiko、Yoshimi Akira、Tanaka Kohichi、Ozaki Norio、Noda Yukihiro
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: in press 号: 2 ページ: 211-229
  • DOI: 10.1111/jnc.15790
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical characterization of patients with schizophrenia and 16p13.11 duplication: A case series (2023)
  • 著者名/発表者名: Kimura Hiroki、Kushima Itaru、Banno Masahiro、Inada Toshiya、Yoshimi Akira、Aleksic Branko、Ozaki Norio
  • 雑誌名: Neuropsychopharmacology Reports 巻: - 号: 2 ページ: 267-271
  • DOI: 10.1002/npr2.12334
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 血液由来試料の解析と縦断データに基づく,精神疾患の治療効果および予後に関する層別化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中村真理子、吉見 陽、野田幸裕、尾崎紀夫
  • 雑誌名: 精神科 巻: 42 ページ: 726-737
• [雑誌論文] A Reactive Metabolite of Clozapine Induces Hematopoietic Toxicity in HL-60 Cells Undergoing Granulocytic Differentiation through Its Effect on Glutathione Metabolism (2022)
  • 著者名/発表者名: Torii-Goto Aya、Yoshimi Akira、Tashiro Yuko、Ukigai Mako、Matsumoto Aoi、Ozaki Norio、Noda Yukihiro
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 45 号: 9 ページ: 1232-1237
  • DOI: 10.1248/bpb.b22-00045
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 年月日: 2022-09-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical manifestations of schizophrenia in four patients with variants in voltage‐gated calcium channel‐encoding genes: a case series (2022)
  • 著者名/発表者名: Lo Tzuyao、Kushima Itaru、Aleksic Branko、Yoshimi Akira、Someya Toshiyuki、Watanabe Yuichiro、Ozaki Norio
  • 雑誌名: Psychiatry and Clinical Neurosciences 巻: 77 号: 1 ページ: 57-59
  • DOI: 10.1111/pcn.13494
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The mutant of Pcdh15, a gene associated with bipolar disorders (BD), induces BD-like behavioral and synaptic transmission abnormalities in mice (2025)
  • 著者名/発表者名: Masaki Kano, Takuma Kato, Ayaki Takahashi, Takahiro Ito, Miyu Kusumoto, Mikio Yoshida, Daisuke Mori, Norio Ozaki, Akira Yoshimi, Yukihiro Noda
  • 学会等名: APPW2025
  • 国際学会
• [学会発表] クロザピン服用中の統合失調症患者の血漿に対するターゲット定量プロテオーム解析 (2025)
  • 著者名/発表者名: 別府花夏、佐藤りら、吉見 陽、藤田 潔、尾崎紀夫、野田幸裕、杉山栄二、水野 初、今西 進
  • 学会等名: 日本薬学会第145年会
• [学会発表] Spatial brain proteomic analysis in a clozapine-treated schizophrenia-like mouse model (2024)
  • 著者名/発表者名: Akira Yoshimi, Susumu Y Imanishi, Tomoya Oguchi, Shinji Kitagaki, Norio Ozaki, Yukihiro Noda
  • 学会等名: The 35th CINP World Congress of Neuropsychopharmacology
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of clozapine on neurocognitive and social cognitive functions in a schizophrenia-like mouse model (2024)
  • 著者名/発表者名: Shunya Kawai, Akira Yoshimi, Ayaka Kato, Mikio Yoshida, Mizuki Uchida, Shinji Kitagaki, Norio Ozaki, Yukihiro Noda
  • 学会等名: The 35th CINP World Congress of Neuropsychopharmacology
  • 国際学会
• [学会発表] フェンシクリジン連続投与マウスの社会性および認知行動におけるニコチン性アセチルコリン受容体の役割 (2024)
  • 著者名/発表者名: 野田幸裕、内田美月、北垣伸治、久島 周、尾崎紀夫、吉見 陽
  • 学会等名: 第144回日本薬理学会近畿部会
• [学会発表] クロザピン服用中の統合失調症患者の血漿に対する定量プロテオーム解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 佐藤りら、渡邊佳奈、近藤萌花、吉見 陽、藤田 潔、尾崎紀夫、野田幸裕、水野 初、今西 進
  • 学会等名: 日本薬学会第144年会
• [学会発表] Dual Role of Nicotine in Therapeutic and Addictive Effect in Schizophrenia: A Convergent Approach Based on Clinical and Basic Researches (2023)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Noda, Itaru Kushima, Akira Yoshimi, Norio Ozaki
  • 学会等名: 34th CINP World Congress Neuropsychopharmacology（CINP 2023）
  • 国際学会
• [学会発表] 統合失調症様モデルマウスの血漿におけるクロザピン反応性タンパク質の同定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 若原和生、吉見 陽、近藤萌花、渡邊佳奈、今西 進、北垣伸治、尾崎紀夫、野田幸裕
  • 学会等名: 第143回日本薬理学会近畿部会
• [学会発表] クロザピン服用患者におけるCYP2D6遺伝子多型とクロザピンおよびその代謝物の血中濃度や臨床効果・副作用発現との関連性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中村真理子、吉見 陽、竹内一平、岡本誉士典、宇野準二、神野透人、藤田 潔、野田幸裕
  • 学会等名: 日本薬学会 第143年会
• [学会発表] ヒト血漿の定量プロテオーム解析における再現性の検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 渡邊佳奈、近藤萌花、吉見 陽、藤田 潔、尾崎紀夫、野田幸裕、水野 初、今西 進
  • 学会等名: 日本薬学会 第143年会
• [学会発表] Multiple nicotinic acetylcholine receptor subtypes regulate social or cognitive behaviors in mice repeatedly administered phencyclidine (2022)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Noda, Mizuki Uchida, Takayoshi Mamiya, Mikio Yoshida, Shinji Kitagaki, Akira Yoshimi, Norio Ozaki
  • 学会等名: 33rd CINP Hybrid World Congress of Neuropsychopharmacology
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of molecules involved in the pathophysiology of schizophrenia using omics technology and development of biomarkers (2022)
  • 著者名/発表者名: Akira Yoshimi
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会／第65回日本神経化学会大会／第32回日本神経回路学会大会：NEURO2022
• [学会発表] SWATH測定法を用いたヒト血漿サンプルの定量プロテオーム解析における再現性および測定条件の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 近藤萌花、渡邊佳奈、吉見 陽、藤田潔、尾崎紀夫、野田幸裕、水野 初、今西 進
  • 学会等名: 第68回日本薬学会東海支部総会・大会
• [学会発表] クリニカルオミクスとrTR研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 野田幸裕、中村真理子、吉見 陽
  • 学会等名: 医療薬学フォーラム2022/第30回クリニカルファーマシーシンポジウム
• [学会発表] オミックス技術による精神疾患の病態解明と診断技術開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉見 陽
  • 学会等名: 第47回日本医用マススペクトル学会年会
• [学会発表] グリア誘導性ニューロン移動関連分子アストロタクチン2（ASTN2）の欠失が高次脳機能と神経構築に与える影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田樹生、伊藤貴博、平松愉加、相田知海、久島 周、吉見 陽、田中光一、尾崎紀夫、野田幸裕
  • 学会等名: 第44回日本生物学的精神医学会年会／第32回日本臨床精神神経薬理学会年会／第52回日本神経精神薬理学会年会／第6回日本精神薬学会総会・学術集会 合同年会（BPCNPNPPP4学会合同年会）