海馬歯状回の発達における神経発達障害関連Rac情報伝達系の機能解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K07059
• 研究機関: 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所
• 研究代表者: 伊東 秀記 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所, 分子病態研究部, 室長 (40311443)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 海馬 / 低分子量Gタンパク質 / 神経細胞

研究実績の概要

CNKSR2（Connector Enhancer of Kinase Suppressor of Ras-2）は、神経細胞のシナプスに局在し、さまざまな情報伝達分子と結合するスキャホールド分子である。近年の遺伝学的解析から、知的障害やてんかんを伴うX連鎖知的障害の原因遺伝子であることがわかってきた。昨年度までにCNKSR2は、低分子量Gタンパク質ARF1およびARF6の活性化因子であるCYTH2と協調して、新生仔期から生後発達期のマウス海馬歯状回神経細胞の発達を制御していることを明らかにした。今年度は、CNKSR2-CYTH2による海馬歯状回神経細胞の発達制御機構を明らかにするため、ARF1の機能解析をおこなった。ARF1の発現を抑制するノックダウンベクターを2種類作製し、生後0日マウスの脳室に注入したのちに電気パルスをかけて、海馬歯状回神経細胞前駆細胞に遺伝子を導入した。21日間飼育を継続したのちに脳標本を作製し、遺伝子導入された神経細胞の配置を形態学的に解析した。その結果、コントロールの細胞では、大部分の神経細胞が歯状回顆粒細胞層に局在していたのに対して、ARF1の発現が抑制された神経細胞は、その多くが顆粒細胞層と歯状回門の境界領域に留まっていた。さらに詳細な形態解析をおこなったところ、樹状突起スパイン密度の減少やスパイン頭部の縮小といった歯状回神経細胞の発達異常が観察された。これらのことから、CNKSR2-CYTH2-ARF1経路は、新生仔期から生後発達期のマウス海馬歯状回神経細胞の発達を制御していると考えられた。

研究成果

• [国際共同研究] University of Genoa(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: University of Genoa
• [雑誌論文] Gain-of-function p.F28S variant in RAC3 disrupts neuronal differentiation, migration and axonogenesis during cortical development, leading to neurodevelopmental disorder (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa M, Scala M, Umair M, Ito H, Waqas A, Striano P, Zara F, Costain G, Capra V, Nagata KI.
  • 雑誌名: J Med Genet 巻: 60 ページ: 223-232
  • DOI: 10.1136/jmedgenet-2022-108483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression Analyses of Rich2/Arhgap44, a Rho Family GTPase-Activating Protein, during Mouse Brain Development (2023)
  • 著者名/発表者名: Goto N, Nishikawa M, Ito H, Noda M, Hamada N, Tabata H, Kinoshita M, Nagata KI.
  • 雑誌名: Dev Neurosci 巻: 45 ページ: 19-26
  • DOI: 10.1159/000529051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variant-specific changes in RAC3 function disrupt corticogenesis in neurodevelopmental phenotypes (2022)
  • 著者名/発表者名: Scala M, Nishikawa M, Ito H, Tabata H et al.
  • 雑誌名: Brain 巻: 145 ページ: 3308-3327
  • DOI: 10.1093/brain/awac106
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Expression Analyses of Cep152, a Responsible Gene Product for Autosomal Recessive Primary Microcephaly, during Mouse Brain Development (2022)
  • 著者名/発表者名: Hamada N, Noda M, Ito H, Iwamoto I, Nagata KI.
  • 雑誌名: Dev Neurosci 巻: 44 ページ: 162-170
  • DOI: 10.1159/000523922
  • 査読あり
• [雑誌論文] Erratic and blood vessel-guided migration of astrocyte progenitors in the cerebral cortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Tabata H, Sasaki M, Agetsuma M, Sano H, Hirota Y, Miyajima M, Hayashi K, Honda T, Nishikawa M, Inaguma Y, Ito H, Takebayashi H, Ema M, Ikenaka K, Nabekura J, Nagata KI, Nakajima K.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 13 ページ: 6571
  • DOI: 10.1038/s41467-022-34184-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 低分子量G蛋白質RAC3の遺伝子異常による発達障害の病態形成メカニズム (2022)
  • 著者名/発表者名: 永田浩一，西川将司，田畑秀典，伊東秀記
  • 学会等名: 日本小児神経学会学術集会
• [学会発表] Role of GAP43 in the development of mouse cerebral cortex. (2022)
  • 著者名/発表者名: 野田 万理子，松本歩，伊東秀記，山形崇倫，永田浩一
  • 学会等名: NEURO2022
• [学会発表] Variant-specific changes in RAC3 function disrupt corticogenesis in neurodevelopmental phenotypes. (2022)
  • 著者名/発表者名: 永田浩一，西川将司，伊東秀記
  • 学会等名: NEURO2022
• [学会発表] Impaired function of PLEKHG2, a Rho-guanine nucleotide-exchange factor, disrupts corticogenesis in neurodevelopmental phenotypes. (2022)
  • 著者名/発表者名: 西川将司，田畑秀典，伊東秀記，永田浩一
  • 学会等名: NEURO2022
• [学会発表] The m6A reader YTHDF1 modulates APC and controls axon and dendrite development. (2022)
  • 著者名/発表者名: Loic Broix, Rohini Roy, Shengqun Hou, Momoe Sukegawa, Hidenori Ito, Koh-ichi Nagata, Dan Ohtan Wang
  • 学会等名: NEURO2022
• [学会発表] PLEKHG2遺伝子変異による小頭症・知的障害の発症メカニズムの解析． (2022)
  • 著者名/発表者名: 西川将司，伊東秀記, 田畑 秀典, 永田浩一
  • 学会等名: 神経組織培養研究会
• [学会発表] X連鎖知的障害関連分子CNKSR2はCYTH2と協調して海馬歯状回顆粒細胞の発達を制御する． (2022)
  • 著者名/発表者名: 伊東秀記，森下理香，野田万理子，石黒智己，西川将司，永田浩一
  • 学会等名: 日本生化学会大会
• [学会発表] 知的障害を伴う小頭症の責任遺伝子PLEKHG2の病態機能解析． (2022)
  • 著者名/発表者名: 永田浩一，西川将司，田畑秀典，伊東秀記
  • 学会等名: 日本小児遺伝学会学術集会
• [学会発表] 電気穿孔法を用いた神経発達障害の病態解析. (2022)
  • 著者名/発表者名: 浜田奈々子，伊東秀記，永田浩一
  • 学会等名: 日本臨床分子形態学会
  • 招待講演
• [備考] 愛知県医療療育総合センター発達障害研究所
  • URL: https://www.pref.aichi.jp/addc/eachfacility/hattatsu/index.html