神経ペプチドPACAPシグナルを標的とした精神疾患の分子機序解明と治療薬開発

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26293020
• 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(研究院), 教授 (30240849)
• 研究分担者: 早田 敦子 大阪大学, その他の研究科, 助教 (70390812)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: PACAP / 精神疾患 / 創薬

研究実績の概要

精神疾患の病態機序は未解明であり、分子病態研究に基づく新規機序の創薬が今後の重要な課題である。申請者らは、神経ペプチドPACAPが、統合失調症を含む種々の精神障害の脆弱性因子であることを、動物モデルと臨床疫学研究により明らかにし、これを補強する臨床研究が海外からも報告されている。またこれまでに、PACAP欠損マウスの精神・神経機能の異常が、非定型抗精神病薬（セロトニン・ドーパミンアンタゴニスト；SDA）により著明に改善することなども認めている。そこで本研究課題は、PACAPシグナルを標的とした精神疾患の機序解明および創薬に貢献する知見を集積することを目的として実施中であり、平成28年度においては以下の検討を行った。
１．β-arrestinと各種受容体との相互作用を発光で可視化するため、これらタンパクを発現するレンチウイルスを作製した。これらを用いて、初代培養神経細胞におけるβ-arrestin 1、2とPAC1を含む精神機能調節において重要な各種受容体との相互作用を時空間的に捉える系を構築した。
２．PACAP刺激後、PAC1受容体と両β-arrestin の相互作用を経時的に観察したところ、β-arrestin 2との相互作用シグナルの膜上から細胞内への移行が観察された。またβ-arrestin 2のsiRNAによる発現低下は、PACAPによるPAC1受容体の細胞内在化を阻害し、ERKのリン酸化を減少させた。
３．PAC1受容体の活性化による5-HT2A受容体の細胞内局在化のメカニズムに関して、PAC1受容体と5-HT2A受容体の何らかの相互作用が関与する可能性が示された。この点については、さらなる検討が必要である。

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

本年度に計画した実験に関して、当初の予定通り進展できた。
PAC1受容体とβ-arrestin 1および2の相互作用を発光シグナルによりライブイメージングする検出系を作製し、PACAP刺激後、発光の細胞内における分布（とその変化）を経時的に捉え、β-arrestin 1と2では、分布の変化に違いがあること、また、ERKのリン酸化についても、両β-arrestin の発現阻害による効果が異なることが見いだされた。これらのことは、PACAPシグナル系におけるβ-arrestin 1および2 の役割の違いを示唆するものであり、PACAP-PAC1シグナルを標的とした精神疾患の治療薬の創製に向けて有用な知見となるものと期待される。

今後の研究の推進方策

期間を延長することで、最新のイメージングを用いた脳機能およびその変調の解析にも取り組むとともに、引き続きPAC1受容体の刺激による5-HT2A受容体の内在化のメカニズムについて検討し、PACAP受容体を標的にした神経機能調節の解明を目指す。

次年度使用額が生じた理由

PAC1受容体の活性化による5-HT2A受容体の細胞内局在化の機序解析において、β-arrestin が関わるメカニズムに加え、PAC1受容体と5-HT2A受容体との何らかの相互作用が関与する可能性について解析する必要があると考えられた。この機序の理解は本研究の主要な課題を説明するものであり、重要であると考えられる。このためには、より定量的な検出系を用いた解析を継続することが必要となるため、次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

PAC1受容体と5-HT2A受容体の相互作用の検出条件を精査するとともに、初代培養神経細胞を用いたPAC1受容体シグナル経路の解析を行い、PACAPシグナルを標的とした精神疾患の機序解明を目指す。

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア大学ロサンゼルス校(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: カリフォルニア大学ロサンゼルス校
• [雑誌論文] Differential gene expression profiles in neurons generated from lymphoblastoid B-cell line-derived iPS cells from monozygotic twin cases with treatment-resistant schizophrenia and discordant responses to clozapine (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa T, Kikuchi M, Ishikawa M, Yamamori H, Nagayasu K, Matsumoto T, Fujimoto M, Yasuda Y, Fujiwara M, Okada S, Matumura K, Kasai A, Hayata-Takano A, Shintani N, Numata S, Takuma K, Akamatsu W, Okano H, Nakaya A, Hashimoto H, Hashimoto R
  • 雑誌名: Schizophr. Res. 巻: 181 ページ: 75-82
  • DOI: 10.1016/j.schres.2016.10.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decreased cohesion in the brain leads to defective synapse development and anxiety-related behavior (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujita Y, Masuda K, Bando M, Nakato R, Katou Y, Tanaka T, Nakayama M, Takao K, Miyakawa T, Tanaka T, Ago Y, Hashimoto H, Shirahige K, Yamashita T.
  • 雑誌名: J. Exp. Med. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1084/jem.20161517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early Neurobehavioral Development of Mice Lacking Endogenous PACAP (2017)
  • 著者名/発表者名: Farkas J, Sandor B, Tamas A, Kiss P, Hashimoto H, Nagy AD, Fulop BD, Juhasz T, Manavalan S, Reglodi D.
  • 雑誌名: J. Mol. Neurosci. 巻: 61(4) ページ: 468-478
  • DOI: 10.1007/s12031-017-0887-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of Clozapine on DNA Methylation in Peripheral Leukocytes from Patients with Treatment-Resistant Schizophrenia (2017)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita M, Numata S, Tajima A, Yamamori H, Yasuda Y, Fujimoto M, Watanabe S, Umehara H, Shimodera S, Nakazawa T, Kikuchi M, Nakaya A, Hashimoto H, Imoto I, Hashimoto R, Ohmori T.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 18(3) ページ: 632
  • DOI: 10.3390/ijms18030632
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of prefrontal serotonergic and dopaminergic systems in encounter-induced hyperactivity in methamphetamine-sensitized mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Ago Y, Umehara C, Imoto E, Hasebe S, Hashimoto H, Takuma K, Matsuda T.
  • 雑誌名: Int. J. Neuropsychopharmacol. 巻: 20 ページ: 410-420
  • DOI: 10.1093/ijnp/pyw115
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Critical involvement of the orbitofrontal cortex in hyperlocomotion induced by NMDA receptor blockade in mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiriki K, Kasai A, Kuwaki T, Nakazawa T, Yamaguchi S, Hashimoto H.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 480(4) ページ: 558-563
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.10.089
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Double In situ Hybridization for MicroRNAs and mRNAs in Brain Tissues (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasai A, Kakihara S, Miura H, Okada R, Hayata-Takano A, Hazama K, Niu M, Shintani N, Nakazawa T, Hashimoto H.
  • 雑誌名: Front. Mol. Neurosci. 巻: 9 ページ: 216
  • DOI: 10.3389/fnmol.2016.00126
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] PACAP Protects the Adolescent and Adult Mice Brain from Ethanol Toxicity and Modulates Distinct Sets of Genes Regulating Similar Networks (2016)
  • 著者名/発表者名: Lacaille H, Duterte-Boucher D, Vaudry H, Zerdoumi Y, Flaman JM, Hashimoto H, Vaudry D.
  • 雑誌名: Mol. Neurobiol. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s12035-016-0204-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Prostaglandin D2 signaling mediated by the CRTH2 receptor is involved in MK-801-induced cognitive dysfunction (2016)
  • 著者名/発表者名: Onaka Y, Shintani N, Nakazawa T, Kanoh T, Ago Y, Matsuda T, Hashimoto R, Ohi K, Hirai H, Nagata KY, Nakamura M, Kasai A, Hayata-Takano A, Nagayasu K, Takuma K, Ogawa A, Baba A, Hashimoto H.
  • 雑誌名: Behav. Brain. Res. 巻: 314 ページ: 77-86
  • DOI: 10.1007/s11064-016-1969-y
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improvement by methylphenidate and atomoxetine of social interaction deficits and recognition memory impairment in a mouse model of valproic acid-induced autism (2016)
  • 著者名/発表者名: Hara Y, Ago Y, Taruta A, Katashiba K, Hasebe S, Takano E, Onaka Y, Hashimoto H, Matsuda T, Takuma K.
  • 雑誌名: Autism Res. 巻: 9(9) ページ: 926-939
  • DOI: 10.1002/aur.1596
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of GABAA receptors in 5-HT1A and σ1 receptor synergism on prefrontal dopaminergic transmission under circulating neurosteroid deficiency (2016)
  • 著者名/発表者名: Ago Y, Hasebe S, Hiramatsu N, Mori K, Watabe Y, Onaka Y, Hashimoto H, Takuma K, Matsuda T.
  • 雑誌名: Psychopharmacology(Berl) 巻: 233(17) ページ: 3125-3134
  • DOI: 10.1007/s00213-016-4353-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced response to chronic mild stress in PACAP mutant mice is associated with blunted FosB expression in limbic forebrain and brainstem centers (2016)
  • 著者名/発表者名: Kormos V, Gaspar L, Kovacs, Farkas J, Gaszner T, Csernus V, Balogh A, Hashimoto H, Reglodi D, Helyes Z, Gaszner B.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 330 ページ: 335-358
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2016.06.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] PACAP suppresses dry eye signs by stimulating tear secretion (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamachi T, Ohtaki H, Seki T, Yofu S, Kagami N, Hashimoto H, Shintani N, Baba A, Mark L, Lanekoff I, Kiss P, Farkas J, Reglodi D, Shioda S.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 7 ページ: 12034
  • DOI: 10.1038/ncomms12034
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] De novo POGZ mutations in sporadic autism disrupt the DNA-binding activity of POGZ (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumura K, Nakazawa T, Nagayasu K, Gotoda-Nishimura N, Kasai A, Hayata-Takano A, Shintani N, Yamamori H, Yasuda Y, Hashimoto R, Hashimoto H.
  • 雑誌名: J. Mol. Psychiatry 巻: 4 ページ: 1
  • DOI: 10.1186/s40303-016-0016-x
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] High-speed whole brain imaging with subcellular resolution and comparison analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: 笠井淳司、橋本均
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2017-03-24 – 2017-03-27
• [学会発表] 精神的ストレスにより活性化する神経核の情動行動における役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 丹生光咲、笠井淳司、勢力薫、五十嵐久人、山口瞬、山中章弘、中澤敬信、橋本均
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2017-03-24 – 2017-03-27
• [学会発表] 全脳活動マッピングを用いたNMDA受容体拮抗薬誘発行動異常にかかわる脳部位の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 勢力薫、笠井淳司、桑木崇宏、丹生光咲、中雄一郎、五十嵐久人、中澤敬信、山口瞬、吾郷由希夫、橋本均
  • 学会等名: 第90回薬理学会年会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-17
• [学会発表] VPAC2受容体を介する大脳皮質神経神経発達異常と精神疾患との関連 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吾郷由希夫、早田敦子、河内琢也、山内良介、James Waschek、橋本均
  • 学会等名: 第90回薬理学会年会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-15
• [学会発表] CNS創薬を支援する疾患モデルの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋本均、笠井淳司、中澤敬信
  • 学会等名: 日本安全性薬理研究会第8回学術年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2017-02-10 – 2017-02-11
• [学会発表] ASD-associated de novo mutations in POGZ impair the DNA-binding activity of POGZ (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa T, Matsumura K, Nagayasu K, Kasai A, Hayata-Takano A, Shintani N, Takuma K, Yamamori H, Yasuda Y, Hashimoto R, Hashimoto H.
  • 学会等名: 55th Annual Meeting, ACNP
  • 発表場所: アメリカ
  • 年月日: 2016-12-04 – 2016-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] 社会的敗北ストレスによる社会的忌避行動時の全脳神経活動マッピング (2016)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐久人、笠井淳司、勢力薫、丹生光咲、中雄一郎、山浦港生、中澤敬信、橋本均
  • 学会等名: 第130回日本薬理学会近畿部会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-11-19 – 2016-11-19
• [学会発表] がん治療後に認められる高次脳機能障害におけるシクロオキシゲナーゼの関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾中勇祐、新谷紀人、 中澤敬信、吾郷由希夫、木野村 元彦、田邊 航、荻田 喜代一、橋本 均
  • 学会等名: 第130回日本薬理学会近畿部会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-11-19 – 2016-11-19
• [学会発表] Activation of the VPAC2 receptor inhibits neurite outgrowth and branching of cortical neurons by a PKA-dependent mechanism (2016)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto H, Ago Y, Hayata-Takano A, Kawanai T, Yamauchi R, Waschek JA.
  • 学会等名: Neuroscience 2016
  • 発表場所: アメリカ
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] 全脳イメージングによる脳機能・疾患機序の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本均、勢力薫、丹生光咲、中雄一郎、笠井淳司
  • 学会等名: 第38回日本生物学的精神医学会・第59回日本神経化学会大会 合同年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-09-08 – 2016-09-10
• [学会発表] 神経細胞の成熟におけるPACAPとBDNFの役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 早田 敦子、加茂 俊彦、勢力 薫、尾形 勝弥、中澤 敬信、吾郷 由希夫、永安 一樹、笠井 淳司、新谷 紀人、橋本 均
  • 学会等名: 第38回日本生物学的精神医学会・第59回日本神経化学会大会 合同年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-09-08 – 2016-09-10
• [学会発表] ドパミン神経賦活薬の慢性投与は胎仔期バルプロ酸曝露マウスの自閉症様行動を改善する (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷部茂、原雄大、樋口桃子、吾郷由希夫、中澤敬信、橋本均、松田敏夫、田熊一敞
  • 学会等名: 第38回日本生物学的精神医学会・第59回日本神経化学会大会 合同年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-09-08 – 2016-09-10
• [学会発表] Whole Brain Imaging to Investigate Physiology and Pathophysiology of Brain Disorders (2016)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto H.
  • 学会等名: VIMM Seminar (日伊国交150周年事業)
  • 発表場所: イタリア
  • 年月日: 2016-08-30 – 2016-08-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [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変異の表現型解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松村憲佑、中澤敬信、永安一樹、三浦大樹、笠井淳司、田熊一敞、山森英長、安田由華、橋本亮太、橋本均
  • 学会等名: 次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム2016
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-08-24 – 2016-08-24
• [学会発表] 精神疾患の分子機構の解析と創薬に向けた疾患モデル研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本均
  • 学会等名: 第61回脳の医学・生物学研究会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-08-20 – 2016-08-20
  • 招待講演
• [学会発表] Overactivation of the VPAC2 receptor during the early postnatal period causes prefrontal synaptic abnormalities and cognitive dysfundtion in mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Ago Y, Hayata A, Kawanai T, Yamauchi R, Waschek JA, Hashimoto H.
  • 学会等名: 30th CINP World Congress of Neuropsychopharmacology
  • 発表場所: 韓国
  • 年月日: 2016-07-03 – 2016-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] iPS細胞技術を用いた統合失調症患者のクロザピン応答性の個人間の相違の分子機構解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中澤敬信、橋本亮太、橋本均
  • 学会等名: 第46回日本神経精神薬理学会年会
  • 発表場所: 韓国
  • 年月日: 2016-07-02 – 2016-07-03
• [学会発表] 雌性マウスを用いた意欲・報酬探索行動評価試験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川瀬啓生、吾郷由希夫、長谷部茂、岡智史、田熊一敞, 松田敏夫、橋本均
  • 学会等名: 第129回日本薬理学会近畿部会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2016-06-24 – 2016-06-24
• [学会発表] 精神的ストレスによる覚せい剤精神病の再燃現象におけるセロトニン受容体の関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中辰典、吾郷由希夫、梅原千晶、長谷部 茂、橋本 均、田熊一敞、松田敏夫
  • 学会等名: 第13回GPCR研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-05-13 – 2016-05-14
• [学会発表] 統合失調症におけるVIP/PACAP受容体VPAC2活性化の病態的意義 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吾郷由希夫、河内琢也、山内良介、早田敦子、James Waschek、橋本 均
  • 学会等名: 第13回GPCR研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-05-13 – 2016-05-14
• [備考] 大阪大学大学院 薬学研究科 神経薬理学分野
  • URL: http://molpharm.umin.jp/index.html