mTORシグナル活性化マウスによる神経機能の解析および疾患モデルの確立

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K06701
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 葛西 秀俊 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (40403232)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 遺伝子操作マウス / mTOR / 小脳プルキンエ細胞

研究実績の概要

プルキンエ細胞においてmTORC1シグナルを恒常的な活性化したトランスジェニック(Tg)マウスは、プルキンエ細胞の肥大化およびアポトーシスが引き起こされる。本年度は、mTORC1シグナルの活性化に伴うプルキンエ細胞でのシナプス伝達などの変化を電気生理学的に調べた。コントロールおよびTgマウスより小脳スライスを作製し、膜興奮性を調べた結果、Tgマウスはコントロールと比較して膜興奮性が著しく低いことが明らかとなった。また、Tgマウスのプルキンエ細胞においては、登上線維による入力が多重支配となっていた。したがって、Tgマウスのプルキンエ細胞におけるシナプス伝達や回路形成の異常が、運動協調能の低下につながっていることが考えられた。
次に、Tgマウスで観察されたアポトーシスの分子基盤を明らかにすることを試みた。Tgマウスのプルキンエ細胞は、低酸素や酸化ストレスマーカーの上昇をともなっていたことから、HIF-1alpha阻害剤PX-478を用いたレスキュー実験を試みた。3週齢より活性化型mTOR Tgマウスの腹腔内にPX-478の投与を行い、6週齢においてプルキンエ細胞の形態を観察した。その結果、PX-478投与群ではコントロールと比較して、プルキンエ細胞の肥大化およびアポトーシスが抑制されていた。
プルキンエ細胞におけるmTORC1の活性化にHIF-1シグナルが関与していることから、ミトコンドリアの形態を電子顕微鏡で観察した。ミトコンドリアのサイズの定量を行った結果、Tgマウスはコントロールと比較して有意に大きくなっていた。また樹状突起内にも多数の肥大化したミトコンドリアが観察された。これらの結果より、プルキンエ細胞におけるmTORC1の恒常的な活性化によるアポトーシスは、HIF-1を介した低酸素ストレスによるミトコンドリアの異常が原因のひとつであることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Apolipoprotein M Protects Lipopolysaccharide-Treated Mice from Death and Organ Injury. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurano M, Tsuneyama K, Morimoto Y, Shimizu T, Jona M, Kassai H, Nakao K, Aiba A, Yatomi Y
  • 雑誌名: Thromb Haemost. 巻: 印刷中 ページ: -
  • DOI: 10.1055/s-0038-1641750
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oocyte-activating capacity of fresh and frozen-thawed spermatids in the common marmoset (Callithrix jacchus). (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogonuki N, Inoue H, Matoba S, Kurotaki YK, Kassai H, Abe Y, Sasaki E, Aiba A, Ogura A
  • 雑誌名: Mol Reprod Dev. 巻: 印刷中 ページ: -
  • DOI: 10.1002/mrd.22971
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of human methylation arrays for epigenome research in the common marmoset (Callithrix jacchus). (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueda J, Murata Y, Bundo M, Oh-Nishi A, Kassai H, Ikegame T, Zhao Z, Jinde S, Aiba A, Suhara T, Kasai K, Kato T, Iwamoto K
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: 120 ページ: 60-65
  • DOI: 10.1016/j.neures.2017.02.005
  • 査読あり
• [学会発表] Activation of mTORC1 signaling in cerebellar Purkinje cells causes cell death and hypertrophy of Purkinje cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂井祐介・葛西秀俊・中山寿子・中尾和貴・前田達哉・橋本浩一・狩野方伸・饗場篤
  • 学会等名: 第40回 日本神経科学大会
• [学会発表] Activation of mTORC1 signaling in cerebellar Purkinje cells causes cell death and hypertrophy of Purkinje cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂井祐介・葛西秀俊・中山寿子・中尾和貴・前田達哉・橋本浩一・狩野方伸・饗場篤
  • 学会等名: 第40回 日本分子生物学会年会
• [図書] 動物/疾患モデルの作製技術・病態解析・評価手法、恒常的活性化型mTOR による精神神経疾患モデルマウスの作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 葛西秀俊・坂井祐介・饗場篤
  • 総ページ数: 428
  • 出版者: 技術情報協会
  • ISBN: 978-4-86104-665-0
• [備考] 東京大学大学院医学系研究科・疾患生命工学センター・動物資源学部門
  • URL: http://lar.cdbim.m.u-tokyo.ac.jp/index.html