新規統合失調症発症モデルにおける線条体神経活動記録

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K20849
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 梅本 祥央 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任研究員 (30967469)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: ドーパミン / 統合失調症 / D2受容体 / 大脳基底核

Outline of Annual Research Achievements

本研究は大脳基底核におけるドーパミンD2受容体の持続的な機能異常が発症要因になるという新規モデルに基づき、統合失調症の発生・維持の機序を検討するため、当該年度においてはマウスD2受容体細胞の活動観察系の構築、ならびに阻害薬投与時の行動変化の分析系の確立に従事した。
活動観察系の構築について、当初はAAVによるD2細胞へのGCaMP導入とミニスコープによる神経活動観察を予定していたが、ドーパミン蛍光センサーGRABDAの導入ならびにフォトメトリー系におけるドーパミン活動観察を先行して行うこととした。まず、フォトメトリー記録系を1試行レベルで解析できるように感度を改善させた。既にドーパミン記録には成功しており、今後個体数を増やしていく。
活動観察系の改良と並行して、当初次年度に実施する予定であった阻害薬投与時の行動変化を分析する手法についての開発を進めた。統合失調症の新規発症モデルにおける遺伝要因を模したD2受容体を攪乱する覚醒剤メタンフェタミンの依存症閾下水準における低濃度投与、環境要因を模した複雑な認知課題3CSRTT (3-choice serial reaction time task)を同時に実施する実験系に加えて、課題遂行時に撮影した動画をオープンソース深層学習モジュールDeepLabCutによって解析し、実験場面におけるマウスの行動を体系的に分析できる環境を整えた。これまでに低濃度メタンフェタミン投与によって3CSRTTの学習効率向上と弁別阻害刺激への保続反応が複製されており、実験結果の論文化を進めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初のGCaMPとミニスコープによる神経活動記録系からGRABDAとフォトメトリーによる観察系へ計画を変更したが、実験系の構築は問題なく完了した。さらに、ドーパミン記録が進んでいる。加えて行動変化の分析系について前倒しで取り組み、新たに興味深い行動特性が検出された。この結果を元に当初目的の研究とは別に論文化にむけた実験も進めることになり、進捗している。

Strategy for Future Research Activity

本研究で当初実施予定であった認知課題3CSRTTの実施には2ヶ月程度の長い期間を要するため、新たに短期の汎化弁別課題を構築し、この系においてドーパミン計測手法を早期に完了する。その上で、認知課題3CSRTTに展開していく。また、行動観察系についても所属機関内外のDeepLabCutを用いている研究者と技術交流を進め、より信頼性、妥当性の高い解析手法へと洗練させていくことで投稿論文の質を高めることを目指している。

Causes of Carryover

当該年度における支出目的として計上していたAAV作成やミニスコープによる神経活動観察に関わる計画が変更となり、使用額が減少した。その結果発生した次年度使用額は、フォトメトリーによるドーパミン測定や関連したAAV作成、実験個体の飼育管理に用いる予定である。