ニューロステロイドの脳内作用ダイナミクスから迫る記憶力の日周リズム制御

研究課題

研究課題/領域番号	23K17402
研究種目	挑戦的研究(開拓)
配分区分	基金
審査区分	中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
研究機関	東京医科歯科大学
研究代表者	清水貴美子東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, プロジェクト准教授 (50451828)
研究期間 (年度)	2023-06-30 – 2027-03-31
研究課題ステータス	交付 (2023年度)
配分額 *注記	26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円) 2026年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円) 2025年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円) 2024年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円) 2023年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード	ニューロステロイド / 記憶維持 / 日周リズム / 記憶維持能力
研究開始時の研究の概要	本研究では、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEAが記憶維持能力を上昇させるメカニズムの実体とその作用ダイナミクスを明らかにし、記憶維持効果における学習時刻依存性のメカニズムを示す。空間学習から記憶の維持能力の向上に至る間で、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA が起こす分子カスケードの全容を明らかにする。特に、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA が学習によって増加するメカニズム、記憶維持能力が時刻依存性を持つ要因（脳部位やシステム）、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA の受容体、この受容体からスパイン増加を引き起こすメカニズム解明に取り組む。
研究実績の概要	本研究では、2つのニューロステロイド、 7α-hydroxy-pregnenolone (7α-OH-Preg) と 7α-hydroxy-dehydroepiandrosterone (7α-OH-DHEA)、が記憶維持能力を上昇させるメカニズムの実体とその作用ダイナミクスを明らかにし、記憶維持効果における学習時刻依存性のメカニズムを示すことを目的とし研究を行っている。特に、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA が学習によって増加するメカニズム、記憶維持能力が時刻依存性を持つ要因（概日時計との関係性）、7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA の受容体、この受容体からスパイン増加を引き起こすメカニズム解明に取り組む。研究実施計画に従い研究を遂行し、以下の成果を得た。7α-OH-Preg と 7α-OH-DHEA の学習依存的かつ時刻依存的な量的変化と記憶維持能力との関係性を捉えるために、これらニューロステロイドの共通の合成酵素である CYP7B1 の挙動を明らかにすることを試みた。市販のCYP7B1 抗体を数種類試したものの脳内のCYP7B1 を検出できず苦慮したが、新たに、抗原部位を決定しポリクローナル抗体を自作した結果、Western blott によりマウス脳に内在のCYP7B1タンパク質の検出に成功した。この抗体を用いてマウス脳内 CYP7B1 の時刻依存的な変化を検討したところ、記憶維持能力の低い時刻にCYP7B1 量も低いことがわかり、記憶維持能力とニューロステロイド合成能力の間には時刻変化に伴い相関がみられた。また、脳部位特異的な概日時計欠損マウスを用いて記憶維持能力を測定し、内在の概日時計の存在により記憶維持能力に変化が生じることが明らかになった。さらに、記憶維持能力の時刻依存性に関わる脳部位および分子群を明らかにするために、候補となるいくつかの脳部位のRNAsequence をおこなった。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 2: おおむね順調に進展している理由 CYP7B1の抗体作成から量的変化の確認、また、責任脳部位と分子に迫るための RNAsequence を行うなど、計画を遂行し、その結果を出すことができた。さらに、内在の概日時計が記憶維持効果に及ぼす影響も明らかにできた。以上のことから、当初の計画通り、概ね順調に進展しているといえる。
今後の研究の推進方策	今後は、7a-OH-Preg と7a-OH-DHEA の脳内受容体の同定、ニューロステロイドの神経スパインへの影響を明らかにする。受容体の同定のために、固相化ニューロステロイドの作成を検討中である。また、ニューロステロイドによる神経スパインへの影響は、既存の方法では定量的に形態変化を捉えることが難しく、これを可能にするためには、新しい測定システムが必要と考え、現在、スパインのみをラベルし測定する新しい方法を構築中である。さらに、2023年度に作成したニューロステロイド合成酵素CYP7B1 抗体を用いて、脳組織内の詳細な局在変化の解析を遂行するとともに、学習によるニューロステロイド合成の時刻依存性と概日時計と記憶維持能力との３者の関係性を明らかにする。