脳と免疫系相互作用の観点からの多階層的研究による精神疾患病態解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H04815
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 尾崎 紀夫 名古屋大学, 医学系研究科, 特任教授 (40281480)
• 研究分担者: 和氣 弘明 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (90455220) ; 野田 幸裕 名城大学, 薬学部, 教授 (90397464) ; 大野 欽司 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (80397455) ; 財津 桂 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (30700546)
• 研究期間 (年度): 2021-04-05 – 2024-03-31
• キーワード: 22q11.2欠失 / 全ゲノム解析 / 患者死後脳 / ミクログリア / 腸内細菌叢 / 神経発達過程 / 新生仔期免疫活性化 / 高次脳機能障害

研究実績の概要

代表尾崎は、22q11.2欠失を代表的なモデルとし、①当該バリアント等の精神疾患患者を対象とした全ゲノム解析・臨床表現型解析、②当該バリアント患者由来iPS細胞からミクログリアへの誘導系の確立、③22q11.2欠失モデルマウスを対象とした遺伝子発現解析、④患者死後脳収集を実施した。
分担和氣は当該バリアントモデルマウスを用いて視覚情報処理異常の神経回路基盤の検証を試みた。そのために、アデノ随伴ウイルスを用いて第１次視覚野の神経細胞に緑色カルシウム蛍光タンパク質（GCaMP）を発現させ、視覚刺激に対する神経細胞集団の機能応答を２光子顕微鏡によって可視化した。結果、視覚刺激に対する個々の神経細胞の応答は保持され、視覚提示を用いたno-goタスクにおいても野生型マウスと学習効率に差異は認められなかった。
分担大野は22q11.2欠失患者、睡眠障害や摂食障害の患者の便を採取し、凍結乾燥後DNA抽出を行い、MiSeqにより16S rRNA V3-V4のamplicon-seqを行った。DADA2によりOTU解析とSILVAタクソノミーデータベースを用いてQIIME2解析を行い、腸内細菌叢解析を行った。
分担野田は周産期の免疫活性化モデルマウスを作成し、一部の行動解析を実施した。野生型マウスにポリイノシン：ポリシチジル酸を投与するとプロスタグランジン（PGE2）やIL-6、TNF-αなどの炎症性メディエーターの発現増加に伴った社会性行動の異常が認められた。
分担財津はモデルマウスの大脳皮質について野生型マウスと共にメタボローム解析を行った。PLS-DA score plotsにおいて第1主成分軸に沿ってモデルマウスが分離し、プロファイルが異なることが示唆された。特に、WTとhomoKO間ではGlutamine、Tryptophanなどに有意差が観察された。

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

ゲノム解析・iPS細胞解析・モデルマウス解析・死後脳解析のいずれのパートも新たな検体及びデータが得られ、論文化もできていることから概ね順調に進んでいると考えている。

今後の研究の推進方策

代表尾崎は、精神疾患患者のゲノム・血液・死後脳・臨床表現型については引き続き収集し、適宜解析を進める。22q11.2欠失等の発症に関連するゲノム変異を有する患者からはiPS細胞を樹立するとともに、表現型解析についても進めていく。モデルマウスについても空間トランスクリプトーム解析等新しい研究手法を取り入れながら機能解析を進めていく。
分担和氣は、今後、精神疾患の臨床で重要なミスマッチ陰性電位の評価とそれを基にした学習課題を構築するとともに、前頭葉と後頭葉を結ぶlong rangeの神経回路活動や細胞種特異的(ミクログリアやアストロサイト)に22q11.2を欠失させることで生じる神経回路基盤を検証していく予定である。
分担大野は、22q11.2欠失を有する患者、睡眠障害、摂食障害の患者において変化をする腸内細菌叢の臨床的な意義づけを今後探る。
分担野田は、22q11.2欠失モデルマウスの繁殖が進めばそのマウスを使用して計画通りに行動実験を実施する。それまでは野生型マウスでの行動解析と神経化学的な解析を進める。

研究成果

• [雑誌論文] Holographic microscope and its biological application (2022)
  • 著者名/発表者名: Quan X, Kato D, Daria V, Matoba O, Wake H.
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 179 ページ: 57-64
  • DOI: 10.1016/j.neures.2021.10.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Treatment-resistant schizophrenia in patients with 3q29 deletion: A case series of four patients (2022)
  • 著者名/発表者名: Nawa Y, Kushima I, Aleksic B, Yamamoto M, Kimura H, Banno M, Hashimoto R, Ozaki N.
  • 雑誌名: Psychiatry Clin Neurosci 巻: 76 ページ: 338-339
  • DOI: 10.1111/pcn.13361
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Case report of a female with bipolar disorder and MBD5 deletion (2022)
  • 著者名/発表者名: Kushima I, Lo T, Aleksic B, Ozaki N.
  • 雑誌名: Psychiatry Clin Neurosci 巻: 76 ページ: 127-128
  • DOI: 10.1111/pcn.13329
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Promethazine downregulates Wnt/β-catenin signaling and increases biomechanical forces of injured Achilles tendon in early stage of healing (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi T, Miyamoto K, Ohkawara B, Kisimoto Y, Ishizuka S, Hiraiwa H, Imagama S, Ishiguro N, Ohno K.
  • 雑誌名: Am J Sports Med 巻: 50 ページ: 1317-1327
  • DOI: 10.1177/03635465221077116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Meclozine ameliorates skeletal muscle pathology and increases muscle forces in mdx mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Y, Hida T, Ohkawara B, Matsushita M, Kobayashi T, Ishizuka S, Hiraiwa H, Tanaka S, Tsushima M, Nakashima H, Ito K, Imagama S, Ito M, Masuda A, Ishiguro N, Ohno K.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 592 ページ: 87-92
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.01.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular hydrogen enhances proliferation of cancer cells that exhibit potent mitochondrial unfolded protein response (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Ito M, Hasegawa S, Teranishi M, Takeda K, Negishi S, Nishiwaki H, Takeda J, LeBaron TW, Ohno K.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 23 ページ: 2888
  • DOI: 10.3390/ijms23052888
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Variable psychiatric manifestations in patients with 16p11.2 duplication: a case series of 4 patients (2021)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Kushima I, Aleksic B, Senaha T, Ozaki N.
  • 雑誌名: Psychiatry Clin Neurosci 巻: 76 ページ: 86-88
  • DOI: 10.1111/pcn.13324
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Autism spectrum disorder comorbid with obsessive compulsive disorder and eating disorder in a woman with NBEA deletion (2021)
  • 著者名/発表者名: Kato H, Kushima I, Yoshimi A, Ishizuka K, Kimura H, Aleksic B, Takahashi N, Okada T, Ozaki N.
  • 雑誌名: Psychiatry Clin Neurosci 巻: 76 ページ: 36-38
  • DOI: 10.1111/pcn.13309
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] [Microglial Regulation of Blood Brain Barrier, the Neuro-Immunological Interface] (2021)
  • 著者名/発表者名: Ikegami A, Wake H.
  • 雑誌名: Brain Nerve 巻: 73 ページ: 913-919
  • DOI: 10.11477/mf.1416201861
  • 査読あり
• [雑誌論文] [A New Outlook on Mental Disorders: Pathological Dynamics of Glial Cells] (2021)
  • 著者名/発表者名: Arioka Y, Kato D, Wake H, Ozaki N.
  • 雑誌名: Brain Nerve 巻: 73 ページ: 787-794
  • DOI: 10.11477/mf.1416201836
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zonisamide upregulates neuregulin-1 expression and enhances acetylcholine receptor clustering at the in vitro neuromuscular junction (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue T, Ohkawara B, Bushra S, Kanbara S, Nakashima H, Koshimizu H, Tomita H, Ito M, Masuda A, Ishiguro N, Imagama S, Ohno K.
  • 雑誌名: Neuropharmacology 巻: 195 ページ: 108637
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2021.108637
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intsplice2: Prediction of the splicing effects of intronic single-nucleotide variants using lightGBM modeling. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeda J, Fukami S, Tamura A, Shibata A, Ohno K.
  • 雑誌名: Front Genet 巻: 12 ページ: 701076
  • DOI: 10.3389/fgene.2021.701076
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulated splicing of large exons is linked to phase-separation of vertebrate transcription factors (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawachi T, Masuda A, Yamashita Y, Takeda J, Ohkawara B, Ito M, Ohno K.
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 40 ページ: e107485
  • DOI: 10.15252/embj.2020107485
  • 査読あり
• [雑誌論文] Meclozine attenuates the mark pathway in mammalian chondrocytes and ameliorates fgf2-induced bone hyperossification in larval zebrafish (2021)
  • 著者名/発表者名: Takemoto G, Matsushita M, Okamoto T, Ito T, Matsuura Y, Takashima C, Chen-Yoshikawa TF, Ebi H, Imagama S, Kitoh H, Ohno K, Hosono Y.
  • 雑誌名: Front Cell Dev Biol 巻: 9 ページ: 694018
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.694018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapidly growing protein-centric technologies to extensively identify protein-RNA interactions: Application to the analysis of co-transcriptional RNA processing (2021)
  • 著者名/発表者名: Masuda A, Kawachi T, Ohno K.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 22 ページ: 5312
  • DOI: 10.3390/ijms22105312
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Early postnatal inhibition of GLAST causes abnormalities of psychobehaviors and neuronal morphology in adult mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Uchida M, Noda Y, Hasegawa S, Hida H, Taniguchi M, Mouri A, Yoshimi A, Nabeshima T, Yamada K, Aida T, Tanaka K, Ozaki N.
  • 雑誌名: Neurochem Int 巻: 150 ページ: 105177
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2021.105177
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple nicotinic acetylcholine receptor subtypes regulate social or cognitive behaviors in mice repeatedly administered phencyclidine (2021)
  • 著者名/発表者名: Noda Y, Soeda K, Uchida M, Goto S, Ito T, Kitagaki S, Mamiya T, Yoshimi A, Ozaki N, Mouri A.
  • 雑誌名: Behav Brain Res 巻: 408 ページ: 113284
  • DOI: 10.1016/j.bbr.2021.113284
  • 査読あり
• [雑誌論文] Basigin deficiency prevents anaplerosis and ameliorates insulin resistance and hepatosteatosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryuge A, Kosugi T, Maeda K, Banno R, Gou Y, Zaitsu K, Ito T, Sato Y, Hirayama A, Tsubota S, Honda T, Nakajima K, Ozaki T, Kondoh K, Takahashi K, Kato N, Ishimoto T, Soga T, Nakagawa T, Koike T, Arima H, Yuzawa Y, Minokoshi Y, Maruyama S, Kadomatsu K.
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 6 ページ: e142464
  • DOI: 10.1172/jci.insight.142464
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid quantification of extracellular neurotransmitters in mouse brain by PESI/MS/MS and longitudinal data analysis using the R and Stan-based Bayesian state-space model (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawakami D, Tsuchiya M, Murata T, Iguchi A, Zaitsu K.
  • 雑誌名: Talanta 巻: 234 ページ: 122620
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2021.122620
  • 査読あり
• [学会発表] 当事者・家族の想いを踏まえた精神医学研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 尾崎紀夫
  • 学会等名: 第180回東海精神神経学会総会
• [学会発表] 健康社会の創成と国際連携に向けた多次元脳・生体イメージングセンターの構築 (2022)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第95回日本薬理学会年会
• [学会発表] ミクログリアがコードする情報の読み出しへの挑戦 (2022)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第95回日本薬理学会年会
• [学会発表] Microglia at the Synapse Deciphering the Relevant Mechanisms in Schizophrenia (2022)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 2022 Molecular Psychiatry Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 脳-臓器動態を観る (2022)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第127回日本解剖学会総会
• [学会発表] ヒストンメチル化修飾関連遺伝子の機能ドメイン内の稀なバリアントと統合失調症および自閉スペクトラム症との関連 (2021)
  • 著者名/発表者名: 加藤秀一, 羅子堯, OtgonbayarGantsooj, 林優, 古田翔, 名和佳弘, 石塚佳奈子, 木村大樹, 久島周, アレクシッチブランコ, 尾崎紀夫
  • 学会等名: 2021NPBP
• [学会発表] 3q29欠失を有し統合失調症と診断された４症例の報告 (2021)
  • 著者名/発表者名: 名和佳弘, 加藤秀一, 木村大樹, アレクシッチブランコ, 木村宏之, 阪野正大, 橋本亮太, 菱本明豊, 尾崎紀夫
  • 学会等名: 日本児童青年精神医学会総会
• [学会発表] アルコール使用性障害を高頻度に合併する双極性障害の発症に関わるゲノム変異から病態解明へ (2021)
  • 著者名/発表者名: 尾崎紀夫
  • 学会等名: 第56回日本アルコール・アディクション医学会学術総会
• [学会発表] 当事者・家族の期待に応えるゲノム研究とは (2021)
  • 著者名/発表者名: 尾崎紀夫
  • 学会等名: 2021NPBPゲノム研究成果の臨床還元 ― 課題と未来 ―
• [学会発表] 22q11.2欠失症候群の精神神経症状と病態解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 尾崎紀夫
  • 学会等名: 2021人類遺伝学会
• [学会発表] Physiological and Pathological Functions of Microglia for Brain Periphery Interactions (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 上原国際シンポジウム
• [学会発表] 脳免疫細胞の生理機能とその破綻による中枢神経系疾患 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第6回日本骨免疫学会
  • 招待講演
• [学会発表] 精神疾患におけるグリア細胞 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 千里ライフサイエンスセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 精神疾患と脳脊髄液・脳血液関門 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: BPNP2021シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 神経細胞・グリアの相互作用と機能制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会教育講演
  • 招待講演
• [学会発表] 光で照らすグリア細胞の新規生理機能とその病態への寄与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 生体機能と創薬シンポジウム
• [学会発表] 光で階層的に神経・グリア回路活動を叙述し、制御する研究を目指して (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第3回形態解析ワークショップオンラインセミナー
• [学会発表] 光で階層的に神経・グリア回路活動を叙述し、制御する (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第69回脳の医学・生物学研究会
• [学会発表] グリアの貪食能による脳の生理・病態制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第64回日本神経化学大会シンポジウム
• [学会発表] 光で多細胞回路を叙述する研究を目指して (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第49回日本脳科学会
• [学会発表] 高次脳機能計測・操作のためのホログラフィック顕微鏡 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和氣弘明
  • 学会等名: 第6回CRSTチームミーティング・神戸大学融合研究環極みプルジェクト第7回シンポジウム
• [学会発表] 先天性筋無力症候群 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大野欽司
  • 学会等名: 久留米大学小児科学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 速筋の神経筋接合部終板における網羅的遺伝子発現解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊藤美佳子, Kun Huang, 大野欽司
  • 学会等名: 第7回日本筋学会学術集会
• [学会発表] RNA 結合タンパクMatrin3 が形成する核内顆粒による遺伝子発現制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 増田章男, 岡本喬明, 大野欽司
  • 学会等名: 第7回日本筋学会学術集会
• [学会発表] Prediction of the splicing effects of SNVs affecting the first nucleotide G of an exon (2021)
  • 著者名/発表者名: Joudaki1 A, Takeda J, Masuda A, Ohno K
  • 学会等名: European Human Genetics Conference 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Functional analysis of mutations in a glycosylation enzyme gene, GFPT1, underlying limb-girdle congenital myasthenic syndromes (CMS) (2021)
  • 著者名/発表者名: Farshadyeganeh P, Ohkawara B, Kamon M, Araki T, Komaki H, Ohno K
  • 学会等名: European Human Genetics Conference 2021
  • 国際学会
• [学会発表] The suppressive role for the splicing regulator, PTBP1, in the production of neuron-specific agrin isoform (2021)
  • 著者名/発表者名: Bushra S, Lin Y, Joudaki A, Masuda A, Ohno K
  • 学会等名: American Society of Human Genetics 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 幼若期社会的敗北ストレス単回負荷マウスの社会性行動障害におけるGluN2A-ERK1/2シグナル経路の関与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田樹生, 鈴木千晴, 長谷川章, 谷口将之, 毛利彰宏, 吉見陽, 尾崎紀夫, 野田幸裕
  • 学会等名: 第139回日本薬理学会近畿部会
• [学会発表] プロトカドヘリン15（PCDH15）遺伝子欠失がマウスの行動および脳内アミノ酸神経に与える影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 髙橋礼貴, 伊藤貴博, 吉田樹生, 吉見陽, 森大輔, 尾崎紀夫, 野田幸裕
  • 学会等名: 第139回日本薬理学会近畿部会
• [学会発表] 幼若期社会的敗北ストレスを単回負荷したマウスにおける社会性行動障害に対するメマンチンの作用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木千晴, 吉田樹生, 長谷川章, 谷口将之, 毛利彰宏, 吉見陽, 尾崎紀夫, 野田幸裕
  • 学会等名: 第67回日本薬学会東海支部
• [学会発表] 新生仔期プロスタグランジンE2（PGE2）投与による神経発達と精神行動への影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 野田幸裕, 肥田裕丈, 吉田樹生
  • 学会等名: 第43回日本生物学的精神医学会／第51回日本神経精神薬理学会合同年会
• [学会発表] フェンシクリジン連続投与マウスにおける精神行動に対する前頭前皮質の神経異常の影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鎌田朋見, 内田美月, 北垣伸治, 尾崎紀夫, 吉見陽, 野田幸裕
  • 学会等名: 第43回日本生物学的精神医学会／第51回日本神経精神薬理学会合同年会
• [学会発表] MetabolomicsからExposomicsへの潮流: exposomeにおけるmetabolomeの位置づけと課題 (2021)
  • 著者名/発表者名: 財津桂, 林由美, 村田匡, 江口盛一郎, 井口亮
  • 学会等名: 第 81 回分析化学討論会シンポジウム「エクスポゾームと分析化学」
  • 招待講演
• [学会発表] Rapid quantification of L-Glu and GABA in mouse brain by PESI/MS/MS and longitudinal data analysis using the Bayesian state-space model (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawakami D, Tsuchiya M, Murata T, Iguchi A, Zaitsu K.
  • 学会等名: 69th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • 国際学会
• [図書] 生体の科学2021年10月号（増大号） (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田賢治, 杉尾翔太, 加藤大輔, 和氣弘明
  • 総ページ数: 136
  • 出版者: 医学書院
• [図書] Brain and nerve 2021年08月号 (2021)
  • 著者名/発表者名: 池上暁湖, 和氣弘明
  • 総ページ数: 112
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 実験医学増刊 Vol.39No.15 (2021)
  • 著者名/発表者名: 池上暁湖, 和氣弘明
  • 総ページ数: 201
  • 出版者: 羊土社
• [図書] Clinical Neuroscience2021年07月号 (2021)
  • 著者名/発表者名: 加藤大輔, 青山友紀, 和氣弘明
  • 総ページ数: 120
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] 脳神経内科診断ハンドブック (2021)
  • 著者名/発表者名: 大野欽司
  • 総ページ数: 604
  • 出版者: 中外医学社
  • ISBN: 978-4-498-32878-5
• [産業財産権] 腸内細菌叢に占めるコリンセラ属の情報を提供する方法、当該情報を用いたＣＯＶＩＤ－１９重症化予測方法およびサイトカインストーム重症化予測方法 (2021)
  • 発明者名: 大野欽司, 平山正昭, 西脇寛, 仲木竜, 内海貴夫
  • 権利者名: 東海国立大学機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2021-120143
• [産業財産権] 磁場発生装置および磁場照射方法 (2021)
  • 発明者名: 大野欽司, 伊藤美佳子, 戸田拓郎
  • 権利者名: 東海国立大学機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2020-122378