てんかん原因遺伝子プロトカドヘリン１９による大脳皮質発生の制御機構の解明

阐明癫痫致病基因原钙粘蛋白19对大脑皮层发育的控制机制

• 批准号: 15K18544
• 负责人: 林 周一
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15K18544/
• 关键词: プロトカドヘリン１９; 大脳皮質; 行動解析

ヒトにおいて女性のみで発症する特殊なてんかんの原因遺伝子プロトカドヘリン19（Pcdh19）に着目し、脳の発達過程におけるPcdh19の機能を解明することを目的として研究を行った。マウスを用いて、発達期の大脳皮質と海馬におけるPcdh19の発現パターンの解析と機能解析、および個体の行動解析を行い、以下の結果を得た。マウスの胎児期と生後初期の脳において、Pcdh19のmRNAは大脳皮質や視床、小脳を含む複数の領域に発現し、大脳皮質では主に第5層に広く発現していた。その遺伝子発現は、オスのPcdh19ヘミ接合型とメスのホモ接合型では完全に失われたが、ヘテロ接合型ではモザイクな分布を示した。これは、Pcdh19遺伝子をコードする２本のX染色体のうち、片方が各細胞でランダムに不活性化され、正常にPcdh19を発現する細胞とPcdh19を発現しない細胞がモザイクになったためと考えられる。このPcdh19のモザイクな発現が、ヒトでは女性限定のてんかんを引き起こす可能性があり、興味深い。さらに、子宮内電気穿孔法による蛍光ラベルを用いて、大脳皮質内の樹状突起の形態を観察する実験系を構築した。この実験系を用いて、野生型とPcdh19欠損型マウスにおける樹状突起の形態比較を継続して行っている。また、共同研究により網羅的な行動解析を行った結果、Pcdh19欠損型マウスでは情動に関連する行動異常が観察された。研究期間内にマウスの行動解析を計画通り遂行し、Pcdh19欠損マウスにおける大脳皮質の樹状突起を観察する実験系を構築することができた。これは、Pcdh19遺伝子の変異や欠損によるヒトの病気の原因を明らかにする上で重要な成果である。

我们专注于基因prodocadherin19（PCDH19），该基因引起仅在人类女性中发生的特殊癫痫病，并进行了一项研究，目的是阐明脑发育过程中PCDH19的功能。使用小鼠在发育过程中分析脑皮质和海马中PCDH19的表达模式，并分析个体的行为分析，并获得以下结果。在小鼠的胎儿和早期产后大脑中，PCDH19的mRNA在包括大脑皮层，丘脑和小脑在内的多个区域表达，并主要在第五层的大脑皮层中广泛表达。该基因表达在雄性PCDH19半合子和雌性纯合形式中完全丢失，但在杂合形式中显示出镶嵌性分布。这被认为是因为编码PCDH19基因的两个X染色体，其中一个在每个细胞中被随机灭活，导致通常表达PCDH19的细胞和未表达PCDH19的细胞的细胞镶嵌。 PCDH19的这种镶嵌表达可能仅引起人类女性的癫痫病，这很有趣。此外，构建了一个实验系统，用于观察通过宫内电穿孔使用荧光标签在大脑皮层内的树突形态。使用此实验系统，继续野生型和PCDH19缺陷小鼠中树突的形态比较。此外，通过协作研究进行了全面的行为分析，并且在PCDH19缺陷小鼠中观察到与情绪相关的行为异常。在研究期间，我们能够按计划进行小鼠的行为分析，实验系统能够构建对PCDH19缺陷小鼠大脑皮质的树突的观察。这是阐明由于PCDH19基因突变或缺失引起的人类疾病原因的重要成就。