Establishment of specific inhibitory neuronal subtype differentiation and cell transplantation for the treatment of developmental disorders

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K19495
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 飯島 崇利 東海大学, 医学部, 准教授 (90383702)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 半野 陽子 東海大学, 医学部, 特定研究員 (50451860) ; モハメド ダルウィシュ 東海大学, 医学部, 奨励研究員 (60938934)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2025-03-31
• Keywords: 自閉スペクトラム症 / 大脳皮質 / 抑制性ニューロンサブタイプ

Outline of Annual Research Achievements

我々は、幼若終脳培養神経細胞にASDリスクファクターとして知られるバルプロ酸(VPA) を直接曝露したin vitro ASDモデルを確立し、多角的アプローチによりこのモデルの分子病態について検討を行ってきた (Iijima et al., 2016)。このモデルは実験データの均一性、再現性の点において優れており、他の多くのASD動物モデルで報告されてきた抑制性シナプスの機能低下などの生理学的表現型をin vitroレベルにおいても明確に再現できることを確認してきた。そこで近年、in vitro ASDモデルで有意に変動してくる遺伝子群をエキソンアレイとRNA-seqで網羅的に解析した。その結果、胎生期にVPAもしくは二本鎖RNAウイルス感染を模倣した代表的ASDマウスモデルの成熟脳において VIP陽性CGE由来抑制性ニューロン数が顕著に減少していることを突き止めた。
ASDモデルにおける抑制性機能異常は過去にも多くの報告があるが、特定の抑制性ニューロンのサブタイプの顕著な減少は、ASD研究の報告にない新たな病態である。申請者はこの異常に焦点を当て、CGE由来抑制性ニューロンを補うことで、ASD症状の改善を図ることができないだろうか検討してきた。重要なことに、本年度内因性のCGE由来ニューロンの分化誘導は時期領域特異的なNotchシグナルの操作によって可能であることを上記のASDモデルにおいて見出した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

現在このエンリッチしたCGE由来細胞をどのようにin vivoに導入するかをもう少し検討していく必要があり、今後細胞移植を目指すという計画上では、やや遅れをとる懸念も出てきたが、大変重要なことに、移植でなくとも抑制性ニューロンサブタイプをin vivoで分化誘導し、ASDモデルで上記の抑制性ニューロンサブタイプの減少をNotchシグナルの薬理学的操作でレスキューすることが可能であることが判明した。これは今後のASDの新生児医療のシーズ創出につながる可能性があり、現在ASD症状の改善が可能かどうかの検討を新たにスタートさせている。

Strategy for Future Research Activity

細胞移植という観点にとらわれず、新たにin vivoでの抑制性ニューロンの増殖分化誘導のアプローチの可能性を検討していくことが実践的なASD治療の確立につながる最善の方策かもしれない。したがって最終年度には移植アプローチに加え、ASDモデルでのVIPニューロン分化障害を薬理学的にレスキューすることによって、社会性行動異常や常同行動などの中核的なASD症状の改善がどれだけ可能なのかを並行して検討していく。

Causes of Carryover

CGE特異的GFPトランスジェニックマウス系統からの細胞選別にうまく使用できず、別系統のマウスに変更する必要があり中止した。また、in vitroよりむしろin vivoでの分化誘導でのASD改善のストラテジーが確立し始めており、本年度計画したin vivoレスキューの検討のため動物飼育管理費を次年度に繰り越すことにした。