有芯小胞トラフィッキング異常による精神・神経疾患モデルマウスの解析

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: シナプス・ニューロサーキットパソロジーの創成
• 研究課題/領域番号: 25110707
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 定方 哲史 群馬大学, 先端科学研究指導者育成ユニット, 助教 (90391961)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: autism / trafficking / exocytosis

研究概要

CAPS2 (Ca2+-dependent activator protein for secretion 2)は，有芯小胞の分泌に関与するCAPS1のホモログであり，小脳においてBDNF (Brain-derived neurotrophic factor)を含む顆粒の分泌に関与していることなどが知られている．また，申請者らのヒト自閉症患者の血中におけるCAPS2の発現解析の結果から，自閉症患者特異的にCAPS2のexon 3がスキップしていることが明らかになってきた。申請者は今回CAPS2 exon 3 のみがスキップを起こす自閉症モデルマウスを作製した。CAPS2 exon 3スキップマウスの行動解析により，様々な自閉症様行動を示すことが分かってきた。
１）オープンフィールドにおいて，新奇物体を置いたときに，行動量の低下や，新奇物体への接触の低下が見られた。２）高架式十字迷路において，不安が高進していた。３）回転かごにおいて，恒暗状態ではサーカディアンリズムが消失するケースが見られた。４）オープンフィールドを用いた社会性相互作用テストにおいて，社会性相互作用の低下が見られた。５）母マウスの哺育行動に異常が見られた。
さらにこのマウスの解剖学的解析により，BDNFやクロモグラニンのトラフィッキングの異常やゴルジ体の形態異常が示された．電気生理学的解析においては，paired-pulse facilitationに異常が見られた．以上より，このマウスは自閉症モデルマウスとして有用で
あることが示された．

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

提出した研究計画においては、平成２５年度は主にCAPS2 exon 3スキップマウスの解析を中心に行い、平成２６年度はライソゾーム病モデルマウスの解析を中心に行うとした。CAPS2 exon 3スキップマウスに関しては、解析が終了し、以下の論文にて発表済みである。
Tetsushi Sadakata, Wataru Kakegawa, Yo Shinoda, Mayu Hosono, Ritsuko Katoh-Semba, Yukiko Sekine, Yumi Sato, Mika Tanaka, Takuji Iwasato, Shigeyoshi Itohara, Kenichiro Furuyama, Yoshiya Kawaguchi, Yasuki Ishizaki, Michisuke Yuzaki, Teiichi Furuichi. CAPS1 deficiency perturbs dense-core vesicle trafficking and Golgi structure and reduces presynaptic release probability in the mouse brain.
Journal of Neuroscience. 33 (44), p17326-17334 (2013)
また、ライソゾーム病モデルマウスの解析に関しては、解剖学的解析、行動学的解析の他、マイクロアレイによる解析も終了済みである。
以上より、当初の研究計画以上に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

平成２６年度はライソゾーム病モデルマウスの解析を中心に行う。また、CAPS2に関しては、結合タンパク質を中心としたさらなる展開を行う。
●CAPS結合タンパク質の共発現によるクロモグラニン, BDNFの輸送・分泌への影響、RNA干渉による結合タンパク質の発現抑制の効果を調べる事で、相互作用の機能的な役割を解明する。このうち変化が得られたものに関しては、CAPS2 exon 3スキップマウスへの投与など、より直接的に治療の可能性について検討する。●ライソゾーム病の患者に投与されるβ遮断薬や抗てんかん薬を作製したモデルマウスに投与し、振戦に関する形質の変化を定量評価する。●ライソゾーム病モデルマウスの多動性、常同行動、不安行動、社会性行動、サーカディアンリズム等の基本的な行動形質を解析する。●ライソゾーム病モデルマウスに関して、アデノ随伴ウイルスによりクラス II ARFタンパク質を本マウスで強制発現させ、発現部位と症状の改善の対応関係を大量のマウスを用いて行う。●ライソゾーム病モデルマウスの脳波解析および筋電図の解析を行い、振戦原性域の特定、振戦に伴う大脳・海馬における異常脳波の解析、および上記薬剤の影響を評価する。●クラス II ARFタンパク質の欠失による細胞内のトラフィッキング異常を、蛍光タンパク質を用いたTime-Lapseイメージングにより、明らかにする。ターゲットとするタンパク質はゴルジ体とライソゾーム間を輸送される各種タンパク質とする。

研究成果

• [雑誌論文] Mouse Models of Mutations and Variations in Autism Spectrum Disorder-Associated Genes: Mice Expressing Caps2/Cadps2 Copy Number and Alternative Splicing Variants (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsushi Sadakata, Yo Shinoda, Akira Sato, Hirotoshi Iguchi, Chiaki Ishii, Makoto Matsuo, Ryosuke Yamaga, Teiichi Furuichi
  • 雑誌名: International Journal of Environmental Research and Public Health. 巻: 10 ページ: 6335-6353
  • DOI: 10.3390/ijerph10126335.
  • 査読あり
• [雑誌論文] CAPS1 deficiency perturbs dense-core vesicle trafficking and Golgi structure and reduces presynaptic release probability in the mouse brain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsushi Sadakata, Wataru Kakegawa, Yo Shinoda, Mayu Hosono, Ritsuko Katoh-Semba, Yukiko Sekine, Yumi Sato, Mika Tanaka, Takuji Iwasato, Shigeyoshi Itohara, Kenichiro Furuyama, Yoshiya Kawaguchi, Yasuki Ishizaki, Michisuke Yuzaki, Teiichi Furuichi
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience. 巻: 33 ページ: 17326-17334
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2777-13.2013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Animal Models of Autism Spectrum Disorder (ASD): A Synaptic-Level Approach to Autistic-Like Behavior in Mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Yo Shinoda, Tetsushi Sadakata, Teiichi Furuichi
  • 雑誌名: Experimental Animals. 巻: 62 ページ: 71-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autistic-like behavioral phenotypes in a mouse model with copy number variation of the CAPS2/CADPS2 gene (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsushi Sadakata, Yo Shinoda, Megumi Oka, Yukiko Sekine, Teiichi Furuichi.
  • 雑誌名: FEBS Letter. 巻: 587 ページ: 54-59
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2012.10.047.
  • 査読あり
• [学会発表] 自閉症モデルマウスを用いた発症メカニズムの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 定方哲史
  • 学会等名: 平成２５年度生理学研究所研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 20130607-20130607
  • 招待講演