独自の統合失調症多発家系患者の単一神経細胞解析の基盤技術開発および分子病態研究

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K19488
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 橋本 均 大阪大学, 薬学研究科, 教授 (30240849)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• キーワード: iPS細胞 / 統合失調症 / 単細胞解析 / 患者神経細胞

研究実績の概要

本研究では、様々な細胞種が混在しているヒトiPS由来の分化ニューロンから、興奮性や様々な種類の抑制性神経細胞を、細胞種特異的に蛍光タンパク質Venusを発現するレンチウイルスを用いて、ライブマーキングするシステムを構築することを目的としている。本年度は、iPS細胞の神経細胞への分化時におけるクローン間の性状の違いを解決するための分化技術の開発を実施するとともに、様々な細胞種特異的なマーカータンパク質をコードする遺伝子のプロモーター領域と蛍光タンパク質Venusを用いることにより、細胞種特異的にVenusを発現することを可能にすると期待される組み換えレンチウイルスを用いて、iPS分化神経細胞の細胞種特異的分取を実施し、以下の結果を得た。

1）抑制性神経細胞のマーキングシステムの改良のために、転写因子を過剰発現する分化方法を昨年度に導入しており、この方法では全細胞のうちおよそ30%程度が抑制性の神経細胞であることが明らかになっていたが、分化度が低い傾向にあること、およびクローン間における分化度に違いがあることが明らかになっていた。本年度は、GABA関連の転写因子を過剰発現する方法や培地にアストロサイトのconditioned mediumを添加する等といった改良を実施し、iPS細胞由来の分化度が高い抑制性神経細胞の培養に成功した。

2）抑制性神経細胞を特異的にマーキングすることを目的として、転写因子DLX5をコードする遺伝子のプロモーター領域により発現を支配されるVenusを発現する組み換えレンチウイルスをヒトiPS細胞由来の分化神経細胞に感染させた。Venus陽性細胞を単一細胞レベルで分取し、RT-PCRにより各種神経細胞マーカーの発現を調べたところ、DLX5-Venusウイルスによりsomatostatin陽性神経細胞が特異的にマーキングされることが明らかになった。

研究成果

• [国際共同研究] University of California, Los Angels/Northwestern University/New York Medical College(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of California, Los Angels/Northwestern University/New York Medical College
• [国際共同研究] University of Pecs/University of Szeged/University of Debrecen(ハンガリー)
  • 国名: ハンガリー
  • 外国機関名: University of Pecs/University of Szeged/University of Debrecen
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] University of Bristol(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Bristol
• [国際共同研究] University of Heidelberg(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: University of Heidelberg
• [国際共同研究] University of Liege(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: University of Liege
• [雑誌論文] Direct visualization of an antidepressant analog using surface-enhanced Raman scattering in the brain (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanuma Masato、Kasai Atsushi、Bando Kazuki、Kotoku Naoyuki、Harada Kazuo、Minoshima Masafumi、Higashino Kosuke、Kimishima Atsushi、Arai Masayoshi、Ago Yukio、Seiriki Kaoru、Kikuchi Kazuya、Kawata Satoshi、Fujita Katsumasa、Hashimoto Hitoshi
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 5 ページ: e133348
  • DOI: 10.1172/jci.insight.133348
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pathogenic POGZ mutation causes impaired cortical development and reversible autism-like phenotypes (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kensuke、Seiriki Kaoru、Okada Shota、Sato Makoto、Yamaguchi Shun、Tamura Masaru、Wakana Shigeharu、Yoshiki Atsushi、Watabe Ayako M.、Okano Hideyuki、Takuma Kazuhiro、Hashimoto Ryota、Hashimoto Hitoshi、Nakazawa Takanobu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 859
  • DOI: 10.1038/s41467-020-14697-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modeling of psychiatric disorders using induced pluripotent stem cell-related technologies (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Takanobu、Hashimoto Ryota、Takuma Kazuhiro、Hashimoto Hitoshi
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 巻: 140 ページ: 321～324
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2019.06.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Autism-associated protein kinase D2 regulates embryonic cortical neuron development (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kensuke、Baba Masayuki、Nagayasu Kazuki、Yamamoto Kana、Kondo Momoka、Kitagawa Kohei、Takemoto Tomoya、Seiriki Kaoru、Kasai Atsushi、Ago Yukio、Hayata-Takano Atsuko、Shintani Norihito、Kuriu Toshihiko、Iguchi Tokuichi、Sato Makoto、Takuma Kazuhiro、Hashimoto Ryota、Hashimoto Hitoshi、Nakazawa Takanobu
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 519 ページ: 626～632
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.09.048
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Psychiatric-disorder-related behavioral phenotypes and cortical hyperactivity in a mouse model of 3q29 deletion syndrome (2019)
  • 著者名/発表者名: Baba Masayuki、Yokoyama Kazumasa、Seiriki Kaoru、Yamaguchi Shun、Mori Daisuke、Ozaki Norio、Yamamoto Tadashi、Takuma Kazuhiro、Hashimoto Ryota、Hashimoto Hitoshi、Nakazawa Takanobu
  • 雑誌名: Neuropsychopharmacology 巻: 44 ページ: 2125～2135
  • DOI: 10.1038/s41386-019-0441-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide Modulates Dendritic Spine Maturation and Morphogenesis via MicroRNA-132 Upregulation (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayata-Takano Atsuko、Kamo Toshihiko、Kijima Harui、Seiriki Kaoru、Ogata Katsuya、Ago Yukio、Nakazawa Takanobu、Shintani Yusuke、Higashino Kosuke、Nagayasu Kazuki、Shintani Norihito、Kasai Atsushi、Waschek James A.、Hashimoto Hitoshi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 39 ページ: 4208～4220
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2468-18.2019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Whole-brain block-face serial microscopy tomography at subcellular resolution using FAST (2019)
  • 著者名/発表者名: Seiriki Kaoru、Kasai Atsushi、Nakazawa Takanobu、Niu Misaki、Naka Yuichiro、Tanuma Masato、Igarashi Hisato、Yamaura Kosei、Hayata-Takano Atsuko、Ago Yukio、Hashimoto Hitoshi
  • 雑誌名: Nature Protocols 巻: 14 ページ: 1509～1529
  • DOI: 10.1038/s41596-019-0148-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ヒトiPS細胞技術を用いた精神疾患モデルの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中澤敬信、橋本亮太、田熊一敞、橋本均
  • 学会等名: 第93回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] iPS細胞を用いた精神疾患のメカニズム研究と創薬への応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中澤敬信、橋本亮太、田熊一敞、橋本均
  • 学会等名: 第93回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 社会的敗北ストレスによって活性化する前障神経細胞はストレス応答に関わる神経核の活動調整を介して不安様行動を調節する (2020)
  • 著者名/発表者名: 丹生 光咲、笠井 淳司、桑木 崇宏、田沼 将人、勢力 薫、中澤 敬信、山中 章弘、橋本 均
  • 学会等名: 第93回日本薬理学会年会
• [学会発表] ３ｑ２９欠失症候群モデルマウスにおける精神疾患様の行動異常と大脳皮質神経細胞の過活動 (2020)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Baba, Kazumasa Yokoyama, Kaoru Seiriki, Kensuke Matsumura, Momoka Kondo, Kana Yamamoto, Atsushi Kasai, Yukio Ago, Kazuki Nagayasu, Atsuko Hayata-Takano, Shun Yamaguchi, Daisuke Mori, Norio Ozaki, Tadashi Yamamoto, Kazuhiro Takuma, Ryota Hashimoto, Hitoshi Hashimoto and Takanobu Nakazawa
  • 学会等名: 第93回日本薬理学会年会
• [学会発表] Optical and computational dissection of neural circuit for fear memory (2020)
  • 著者名/発表者名: Agetsuma M., Sato I., Tanaka Y., Kasai A., Arai Y., Yoshitomo M., Hashimoto H., Nabekura J., Nagai T.
  • 学会等名: 第98回日本生理学会大会
• [学会発表] 自閉症モデルマウスの社会性行動障害の改善に関わる脳領域の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 彌永 祐輔、笠井 淳司、五十嵐 久人、原 雄大、三浦 大樹、勢力 薫、田沼 将人、山浦 港生、中澤 敬信、吾郷 由希夫、山口 瞬、田熊 一敞、橋本 均
  • 学会等名: 第135回日本薬理学会近畿部会
• [学会発表] 脳内シンギュラリティ細胞の探索を目指した全脳イメージングとアンバイアス解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋本均、中澤敬信
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会・第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] 高速・高拡張性全脳イメージングシステムFAST：アンバイアス、仮説フリーでの薬物の有効性と安全性の評価へ (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋本均
  • 学会等名: 第46回日本毒性学会学術年会
  • 招待講演
• [学会発表] 高速・高精細全脳イメージングによる脳機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋本均
  • 学会等名: 第44回レーザ顕微鏡研究会＆シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 脳内のシンギュラリティ検出のための全脳高解像度イメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 勢力 薫 笠井 淳司 中澤 敬信 橋本 均
  • 学会等名: Neuro2019 (第42回日本神経科学学会・ 第62回日本神経化学会大会合同大会)
• [学会発表] 単一細胞 RNA seq によるストレス応答性神経細胞の特性解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田沼 将人 笠井 淳司 奥野 浩行 山浦 港生 丹生 光咲 勢力 薫 中澤 敬信 山口 瞬 橋本 均
  • 学会等名: Neuro2019 (第42回日本神経科学学会・ 第62回日本神経化学会大会合同大会)
• [学会発表] 自閉スペクトラム症関連遺伝子POGZの患者特異的de novo変異の大脳皮質神経分化における表現型解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松村 憲佑 勢力 薫 永瀬 将志 綾部 信哉 山田 郁子 古瀬 民生 山本 果奈 北川 航平 猪口 徳一 佐藤 真 山口 瞬 田村 勝 若菜 茂晴 吉木 淳 渡部 文子 岡野 栄之 田熊 一敞 橋本 亮太 橋本 均 中澤 敬信
  • 学会等名: Neuro2019 (第42回日本神経科学学会・ 第62回日本神経化学会大会合同大会)
• [学会発表] 多発家系患者のiPS分化神経細胞を用いた統合失調症の分子病態解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本 果奈 栗生 俊彦 中澤 敬信 松村 憲佑 永安 一樹 馬場 優志 山森 英長 安田 由華 藤本 美智子 鶴崎 美徳 松本 直通 田熊 一敞 橋本 亮太 橋本 均
  • 学会等名: Neuro2019 (第42回日本神経科学学会・ 第62回日本神経化学会大会合同大会)
• [学会発表] 前障の興奮性神経細胞はカテコラミンの放出を介して不安様行動を制御する (2019)
  • 著者名/発表者名: Misaki Niu, Atsushi Kasai, Hisato Igarashi, Wataru Tanabe, Takahiro Kuwaki, Masato Tanuma, Kaoru Seiriki, Yukio Ago, Takanobu Nakazawa, Akihiro Yamanaka, Hitoshi Hashimoto
  • 学会等名: Neuro2019 (第42回日本神経科学学会・ 第62回日本神経化学会大会合同大会)
• [学会発表] 全脳活動マッピングを用いた情動行動制御機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 笠井淳司、橋本均
  • 学会等名: 生体機能と創薬シンポジウム2019
• [学会発表] 蛍光全脳イメージングのための連続断層イメージング法FAST (2019)
  • 著者名/発表者名: 勢力薫、橋本均
  • 学会等名: 第57回日本生物物理学会年会
• [学会発表] 全脳イメージングシステムFASTを用いたアンバイアスで仮説に依らない脳内シンギュラリティの検出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋本均、中澤敬信、勢力薫、笠井淳司
  • 学会等名: 第57回日本生物物理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Differential behavioral and neurochemical effects of ketamine enantiomers and their metabolites (2019)
  • 著者名/発表者名: Yukio Ago, Hitoshi Hashimoto
  • 学会等名: AsCNP2019第6回アジア神経精神薬理学会
  • 国際学会
• [学会発表] Generation of serotonergic neurons from human induced pluripotent stem cells through forced expression of serotonin neuron-specific transcription factors. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuma Nagai, Kazuki Nagayasu, Konomi Masunaka, Yukio Ago, Atsushi Kasai, Hisashi Shirakawa, Takanobu Nakazawa, Hitoshi Hashimoto, Shuji Kaneko
  • 学会等名: AsCNP2019第6回アジア神経精神薬理学会
  • 国際学会
• [学会発表] In vivo imaging of alkynylated S-citalopram using surface-enhanced Raman scattering (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Tanuma, Atsushi Kasai, Kazuki Bando, Naoyuki Kotoku, Kosuke Higashino, Yukio Ago, Satoshi Kawata, Katsumasa Fujita, Hitoshi Hashimoto
  • 学会等名: Neuroscience 2019（Society for Neuroscience）
  • 国際学会
• [学会発表] Singularity Biology: small elements change the function of the whole systems (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Horikawa,Hiroko Bannnai,Hitoshi Hashimoto
  • 学会等名: ICSB2019
  • 国際学会
• [学会発表] Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptide in the Ventromedial Hypothalamus Increased Appetite Through the Change of Neuropeptides Expression in the Arcuate Nucleus of Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kambe, Thanh Trung Nguyen, Takashi Kurihara, Tomoya Nakamachi, Norihito Shintani, Hitoshi Hashimoto and Atsuro Miyata
  • 学会等名: The Akira Arimura Memorial VIP/PACAP and Related Peptides Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of PACAP signaling for functional synapse formation in the hippocampal neurons (2019)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Hayata-Takano, Harui Kijima, Toshihiko Kamo, Kaoru Seiriki, Yusuke Shintani, Takanobu Nakazawa, Hitoshi Hashimoto
  • 学会等名: The Akira Arimura Memorial VIP/PACAP and Related Peptides Symposium
  • 国際学会
• [図書] Medical Science Digest 2019年 6月臨時増刊号 (2019)
  • 著者名/発表者名: 勢力薫、笠井淳司、橋本均
  • 総ページ数: 66
  • 出版者: ニューサイエンス社
  • ISBN: 08652-06
• [備考] 大阪大学大学院薬学研究科神経薬理学分野ホームページ
  • URL: http://molpharm.umin.jp/