双方向性神経成熟度変化のメカニズム解明とその制御

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25242078
• 研究機関: 藤田保健衛生大学
• 研究代表者: 宮川 剛 藤田保健衛生大学, 総合医科学研究所, 教授 (10301780)
• 研究期間 (年度): 2013-10-21 – 2018-03-31
• キーワード: 神経科学 / 脳・神経 / 脳神経疾患

研究実績の概要

初年度（H25.10～H26.3；本課題はH25年10月末に繰り上げ採択）は、実験に用いるマウスの繁殖を行い、以下の各種実験の準備や予備的実験を行った。(1) 「非成熟歯状回（immature dentate gyrus; iDG）」を引き起こす必須のコモンパスウェイを検討するため、iDGを示すマウス（iDGマウス）複数系統の遺伝子発現データにおいてイオインフォマティクス解析を行い、共通して生じている分子変化の絞り込みを開始した。(2) 神経成熟度を薬物や各種刺激により自在に制御する方法の探索のため、同実験に用いるiDGマウスの繁殖を進めた。部位特異的遺伝子改変による神経成熟度の制御：iDG化を引き起こすことが知られている遺伝子（Shn2、カルシニューリン、αCaMKIIなど）について部位・細胞種特異的（歯状回、前脳、アストログリアなど）ノックアウトマウスの作製を開始。各種脳領域・細胞種特異的Creマウスと各種floxedマウスの掛け合わせと繁殖を進めた。(3) 神経細胞の双方向性の成熟度の変化が神経細胞の形態に及ぼす効果の解析のため、3D電顕コネクトーム解析のためサンプルの準備や観察条件の最適化などの準備を進めた。

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

全体として概ね順調に進展していると言える。詳細は以下の通り。(1) 神経の双方向性成熟度変化の分子機序解明：エピゲノム関連の解析については手法の検討に時間を要し、次年度以降に開始予定。(2) 神経成熟度を薬物や各種刺激により自在に制御する方法の探索と確立：コンディショナルマウスの交配において一部系統において標的箇所以外で遺伝子組み換えが生じることが判明し、交配方法の最適化を行っている。(3) 神経細胞の双方向性成熟度変化の機能的意義の解明：確保できた個体数・組織サンプル数が限られたため、電子顕微鏡による解析を優先して実施中。

今後の研究の推進方策

初年度において検討した条件や得られた知見に基づき、(1) 神経の双方向性成熟度変化の分子機序解明、(2) 神経成熟度を薬物や各種刺激により自在に制御する方法の探索と確立、(3) 神経細胞の双方向性成熟度変化の機能的意義の解明について、それぞれ本格的な解析を実施する。新たに、以下の項目についても実施する。(1)については、iDGマウスにおけるエピゲノムの異常について、メチローム解析やChIP-seq解析などによる検討も行う。(2)では、薬物によるけいれん発作や、電気けいれんショックなどにより成熟度変化を誘導できないか検討する。(3)では、iDGをレスキューさせたマウスが得られた場合、行動レベルでの表現型の回復について網羅的行動解析により検討を行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Increased Behavioral and Neuronal Responses to a Hallucinogenic Drug in PACAP Heterozygous Mutant Mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hazama K, Hayata-Takano A, Uetsuki K, Kasai A, Encho N, Shintani N, Nagayasu K, Hashimoto R, Reglodi D, Miyakawa T, Nakazawa T, Baba A, Hashimoto H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9(2) ページ: e89153
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0089153
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comprehensive behavioral analysis of cluster of differentiation 47 knockout mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Koshimizu H, Takao K, Matozaki T, Ohnishi H, Miyakawa T
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9(2) ページ: e89584
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0089584
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Contextual and cued fear conditioning test using a video analyzing system in mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shoji H, Takao K, Hattori S, Miyakawa T
  • 雑誌名: J Vis Exp. 巻: 85 ページ: 85
  • DOI: 10.3791/50871
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Targeted deletion of the C-terminus of the mouse adenomatous polyposis coli tumor suppressor results in neurologic phenotypes related to schizophrenia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Onouchi T, Kobayashi K, Sakai K, Shimomura A, Smits R, Sumi-Ichinose C, Kurosumi M, Takao K, Nomura R, Iizuka-Kogo A, Suzuki H, Kondo K, Akiyama T, Miyakawa T, Fodde R, Senda T
  • 雑誌名: Mol Brain 巻: 7(1) ページ: 21
  • DOI: 10.1186/1756-6606-7-21
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Point Mutation in Syntaxin-1A Causes Abnormal Vesicle Recycling, Behaviors, and Short-term Plasticity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y, Katayama N, Takeuchi K, Togano T, Ito R, Sato M, Yamazaki M, Abe M, Sato T, Oda K, Yokoyama M, Takao K, Fukaya M, Miyakawa T, Watanabe M, Sakimura K, Manabe T, Igarashi M
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 288(48) ページ: 34906-19
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.504050
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chronic fluoxetine treatment reduces parvalbumin expression and perineuronal nets in gamma-aminobutyric acidergic interneurons of the frontal cortex in adult mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohira K, Takeuchi R, Iwanaga T, Miyakawa T
  • 雑誌名: Mol Brain 巻: 6 ページ: 43
  • DOI: 10.1186/1756-6606-6-43
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In vivo evaluation of cellular activity in αCaMKII heterozygous knockout mice using manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI). (2013)
  • 著者名/発表者名: Hattori S, Hagihara H, Ohira K, Aoki I, Saga T, Suhara T, Higuchi M, Miyakawa T
  • 雑誌名: Front Integr Neurosci 巻: 7 ページ: 76
  • DOI: 10.3389/fnint.2013.00076
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] PRICKLE1 interaction with SYNAPSIN I reveals a role in autism spectrum disorders. (2013)
  • 著者名/発表者名: Paemka L, Mahajan VB, Skeie JM, Sowers LP, Ehaideb SN, Gonzalez-Alegre P, Sasaoka T, Tao H, Miyagi A, Ueno N, Takao K, Miyakawa T, Wu S, Darbro BW, Ferguson PJ, Pieper AA, Britt JK, Wemmie JA, Rudd DS, Wassink T, El-Shanti H, Mefford HC, Carvill GL, Manak JR, Bassuk AG
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(12) ページ: e80737
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0080737
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mice lacking collapsin response mediator protein 1 manifest hyperactivity, impaired learning and memory, and impaired prepulse inhibition. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamashita N, Takahashi A, Takao K, Yamamoto T, Kolattukudy P, Miyakawa T, Goshima Y.
  • 雑誌名: Front Behav Neurosci. 巻: 7 ページ: 216
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2013.00216
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Absence of BRINP1 in mice causes increase of hippocampal neurogenesis and behavioral alterations relevant to human psychiatric disorders. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M, Nakatani T, Koda T, Matsumoto K, Ozaki R, Mochida N, Takao K, Miyakawa T, Matsuoka I.
  • 雑誌名: Mol Brain 巻: 7 ページ: 12
  • DOI: 10.1186/1756-6606-7-12
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Bidirectional change of maturation status of cells in the brain: Relevance to neuropsychiatric disorders (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Miyakawa
  • 学会等名: Frontier International Symposium for Neuron and Disease
  • 発表場所: Xian, Chaina
  • 年月日: 2014-03-10 – 2014-03-12
  • 招待講演
• [学会発表] Immature dentate gyrus as a candidate endophenotype of neuropsychiatric disorders (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Miyakawa
  • 学会等名: ACNP 52nd Annual Meeting
  • 発表場所: Florida, USA
  • 年月日: 2013-12-08 – 2013-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] Dysregulation of BDNF-MAPK signaling pathway in the hippocampus of mice with “immature dentate gyrus. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisatsugu Koshimizu, Koji Ohira, Hideo Hagihara, Keizo Takao, Tsuyoshi Takagi, Masakazu Kataoka, Shunsuke Ishii, Masami Takahashi, Tsuyoshi Miyakawa
  • 学会等名: Neuroscience 2013
  • 発表場所: San Diego , USA
  • 年月日: 2013-11-09 – 2013-11-13
• [学会発表] Decreased parvalbumin immunoreactivity and altered perineuronal net labeling in the frontal cortex of schizophrenia model mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideo Hagihara, Tsuyoshi Takagi, Shunsuke Ishii, Isabella A Graef, Gerald R Crabtree, and Tsuyoshi Miyakawa
  • 学会等名: Neuroscience 2013
  • 発表場所: San Diego , USA
  • 年月日: 2013-11-09 – 2013-11-13
• [学会発表] “Immature dentate gyrus”, a candidate endophenotype for psychotic disorders, emerges after adolescence in Schnurri-2 KO mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Keizo Takao, Hideo Hagihara, Koji Ohira, Hirotaka Shoji, Satoko Hattori, Hisatsugu Koshimizu, Juzoh Umemori, Tsuyoshi Takagi, Shunsuke Ishii, Tsuyoshi Miyakawa
  • 学会等名: Neuroscience 2013
  • 発表場所: San Diego , USA
  • 年月日: 2013-11-09 – 2013-11-13
• [学会発表] Neuronal dematuration induced by antidepressant treatment in medial frontal cortex of adult mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Ohira, Rika Takeuchi, and Tsuyoshi Miyakawa
  • 学会等名: Neuroscience 2013
  • 発表場所: San Diego , USA
  • 年月日: 2013-11-09 – 2013-11-13
• [学会発表] Dysregulation of BDNF-MAPK signaling pathway in the hippocampus of mice with “immature dentate gyrus” (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisatsugu Koshimizu, Koji Ohira, Hideo Hagihara, Keizo Takao, Tsuyoshi Takagi, Masakazu Kataoka, Shunsuke Ishii, Masami Takahashi, Tsuyoshi Miyakawa
  • 学会等名: 12th Annual Molecular and Cellular Congnition Society Meeting
  • 発表場所: San Diego , USA
  • 年月日: 2013-11-07 – 2013-11-08
• [学会発表] Decreased parvalbumin immunoreactivity and altered perineuronal net labeling in the frontal cortex of schizophrenia model mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideo Hagihara, Tsuyoshi Takagi, Shunsuke Ishii, Isabella A Graef, Gerald R Crabtree, Tsuyoshi Miyakawa
  • 学会等名: 12th Annual Molecular and Cellular Congnition Society Meeting
  • 発表場所: San Diego , USA
  • 年月日: 2013-11-07 – 2013-11-08
• [学会発表] “Immature dentate gyrus”, a candidate endophenotype for psychotic disorders, emerges after adolescence in Schnurri-2 KO mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Keizo Takao, Hideo Hagihara, Koji Ohira, Hirotaka Shoji, Satoko Hattori, Hisatsugu Koshimizu, Juzoh Umemori, Tsuyoshi Takagi, Shunsuke Ishii, Tsuyoshi Miyakawa
  • 学会等名: 12th Annual Molecular and Cellular Congnition Society Meeting
  • 発表場所: San Diego , USA
  • 年月日: 2013-11-07 – 2013-11-08
• [学会発表] 精神疾患の中間表現型としての未成熟脳 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮川剛
  • 学会等名: 第23回日本臨床精神神経薬理学会 第43回日本神経精神薬理学会合同年会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2013-10-24 – 2013-10-26
• [学会発表] 成体マウスの前頭皮質と海馬において、抗うつ薬の長期投与によって抑制性神経細胞のパルブアルブミンとペリニューロナルネットが減少した (2013)
  • 著者名/発表者名: 大平耕司、竹内理香、岩永剛、宮川剛
  • 学会等名: 第23回日本臨床精神神経薬理学会 第43回日本神経精神薬理学会合同年会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2013-10-24 – 2013-10-26
• [学会発表] マンガン造影MRI法を用いたalpha-CaMKIIへテロノックアウトマウスの脳画像解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部聡子、米山操、齊藤茂芳、青木伊知男、佐賀恒夫、須原哲也、樋口真人、宮川剛
  • 学会等名: 第23回日本臨床精神神経薬理学会 第43回日本神経精神薬理学会合同年会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2013-10-24 – 2013-10-26