ヒト化マウス作製技術により明らかにする脳神経系発生発達多様性の分子的基盤

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 多様な「個性」を創発する脳システムの統合的理解
• 研究課題/領域番号: 19H04922
• 研究機関: 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター
• 研究代表者: 井上 由紀子 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第六部, リサーチフェロー (30611777)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ゲノム編集 / 遺伝子改変マウスモデル / CRISPR/Cas9 / オキシトシン受容体 / エンハンサー活性

研究実績の概要

脳神経系発生発達の多様性は、ゲノムの個体差を基に、環境因子の影響が加わって生み出されると考えられる。そのような「個性創発」メカニズムを客観的・科学的に理解することを目指す本研究領域において、ヒトでは計測できないゲノム改変による脳活動・行動様式の変化を検証可能なモデル動物は重要な役割を担う。特に遺伝学の基盤が充実しているマウスに関しては、近年のゲノム編集技術の進展により、短期間で遺伝子改変個体を作製可能になった。本課題では、最先端のCRISPR/Cas9システムを駆使して、以下の研究と支援を行った。
(1) 社会性行動を促進的に制御することが知られるオキシトシン は、脳内に広く分布するオキシトシン受容体を介して、神経細胞の機能を修飾する。オキシトシン受容体遺伝子のイントロン配列内にある一塩基多型が、社会性行動の多様性と関連することが盛んに報告されているが、その神経科学的メカニズムは謎のままである。上述のイントロン配列はマウスとヒトでは全く異なる。ヒトのイントロン配列の個体差と受容体発現様式との関わりを探るため、この配列に遺伝子発現調節機能（エンハンサー活性）があるかどうかをマウス受精卵を用いてトランスジェニックマウスを作製する方法によりマウス脳内で調べた。その結果、大脳皮質・海馬・視床核・扁桃体にエンハンサー活性があることを見出し、イントロン配列の個体差がオキシトシン 受容体発現様式に影響を与えうることが示唆された。
(2) マウス脳内でオキシトシン受容体を発現する神経細胞を可視化・操作するためのツールとして、新たなゲノム編集マウス4系統を開発し、論文発表した。
(3) 領域内研究課題に対して、ゲノム編集によるマウスモデルを迅速に提供することにより研究推進を大きく支援し、複数の論文発表につなげた。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

マウスを用いた実験に対するCOVID19の影響を受け、研究費の一部を令和３年度へ繰越したことにより、領域内共同研究を含めた複数の研究成果を発表することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Targeting Neurons with Functional Oxytocin Receptors: A Novel Set of Simple Knock-In Mouse Lines for Oxytocin Receptor Visualization and Manipulation (2022)
  • 著者名/発表者名: Inoue Yukiko U.、Miwa Hideki、Hori Kei、Kaneko Ryosuke、Morimoto Yuki、Koike Eriko、Asami Junko、Kamijo Satoshi、Yamada Mitsuhiko、Hoshino Mikio、Inoue Takayoshi
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 9 ページ: 0423～21.2022
  • DOI: 10.1523/ENEURO.0423-21.2022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Optimized Preparation Method for Long ssDNA Donors to Facilitate Quick Knock-In Mouse Generation (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue Yukiko U.、Morimoto Yuki、Yamada Mayumi、Kaneko Ryosuke、Shimaoka Kazumi、Oki Shinji、Hotta Mayuko、Asami Junko、Koike Eriko、Hori Kei、Hoshino Mikio、Imayoshi Itaru、Inoue Takayoshi
  • 雑誌名: Cells 巻: 10 ページ: 1076～1076
  • DOI: 10.3390/cells10051076
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ヒト化マウスを用いて脳神経系の多様性を読み解く (2021)
  • 著者名/発表者名: 井上(上野)由紀子、早瀬ヨネ子、星野幹雄、佐藤大気、河田雅圭、佐久間哲史、山本卓、井上高良
  • 雑誌名: 月刊細胞 2021年6月号 ゲノム編集による新しいモデル動物 巻: 57 ページ: 52-56
• [雑誌論文] Detection of REST expression in the testis using epitope‐tag knock‐in mice generated by genome editing (2021)
  • 著者名/発表者名: Kimura Ryuichi、U. Inoue Yukiko、Kikkawa Takako、Tatehana Misako、Morimoto Yuki、Inada Hitoshi、Oki Shinya、Inoue Takayoshi、Osumi Noriko
  • 雑誌名: Developmental Dynamics 巻: 251 ページ: 525～535
  • DOI: 10.1002/dvdy.417
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel RyR1-selective inhibitor prevents and rescues sudden death in mouse models of malignant hyperthermia and heat stroke (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamazawa Toshiko、Kobayashi Takuya、Kurebayashi Nagomi、Konishi Masato、Noguchi Satoru、Inoue Takayoshi、Inoue Yukiko U.、et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 4293 (2021)
  • DOI: 10.1038/s41467-021-24644-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A new mouse model of Ehlers-Danlos syndrome generated using CRISPR/Cas9-mediated genomic editing (2021)
  • 著者名/発表者名: Nitahara-Kasahara Yuko、Mizumoto Shuji、Inoue Yukiko U.、et al.
  • 雑誌名: Disease Models & Mechanisms 巻: 14 ページ: dmm048963
  • DOI: 10.1242/dmm.048963
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Myopathy Associated With Dermatan Sulfate-Deficient Decorin and Myostatin in Musculocontractural Ehlers-Danlos Syndrome: A Mouse Model Investigation (2021)
  • 著者名/発表者名: Nitahara-Kasahara Yuko、Posadas-Herrera Guillermo、Mizumoto Shuji、Nakamura-Takahashi Aki、Inoue Yukiko U.、Inoue Takayoshi、Nomura Yoshihiro、Takeda Shin’ichi、Yamada Shuhei、Kosho Tomoki、Okada Takashi
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 9 ページ: 695021
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.695021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 社会的敗北ストレス場面の目撃を利用した心理社会的ストレスモデル (2022)
  • 著者名/発表者名: 中武 優子、古家 宏樹、井上-上野 由紀子、井上 高良、吉澤 一巳、 星野 幹雄、山田 光彦
  • 学会等名: 第95回日本薬理学会年会 シンポジウム「新規うつ病動物モデルの発展と今後の課題」
• [学会発表] ゲノム編集によるオキシトシン受容体発現細胞の可視化・操作ツールの開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 井上(上野)由紀子
  • 学会等名: 東京慈恵会医科大学 医学研究の基礎を語り合う集い第468回 シリーズ・神経機能研究の最前線No.65
  • 招待講演
• [学会発表] Transport mechanisms of Cyclin D2 mRNA and protein along the basal process of neural stem/progenitor cells of the developing brain (2021)
  • 著者名/発表者名: Takako Kikkawa, Yoshio Wakamatsu, Yukiko U. Inoue, Takayoshi Inoue, Noriko Osumi
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] Visualization of Protocadherin neuronal self-recognition code (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Kaneko, Manabu Abe, Yusuke Takatsuru, Yukiko U. Inoue, Masahiko Watanabe, Kenji Sakimura, Yuchio Yanagawa, Takeshi Yagi
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会
• [学会発表] 放射状グリア細胞における細胞周期因子Cyclin D2のmRNA輸送機構の解析:有胎盤類の大脳皮質拡大に寄与する可能性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉川貴子、若松義雄、井上-上野由紀子、鈴木久仁博、井上高良、大隅典子
  • 学会等名: 日本解剖学会 第67回東北・北海道連合支部学術集会
• [学会発表] Expression Changes of REST/NRSF in Spermatogenesis from Neonatal to Adult Murine Testis (2021)
  • 著者名/発表者名: John Mains-Sheard1, Misako Tatehana, Hitoshi Inada, Takako Kikkawa, Ryuichi Kimura, Yukiko U. Inoue, Yuki Morimoto, Shinya Oki, Takayoshi Inoue, Noriko Osumi
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [備考] 国立精神・神経医療研究センター 神経研究所 疾病研究第6部
  • URL: https://www.ncnp.go.jp/nin/guide/r6/index-lab2/