理研など、シナプスのナノ構造から統合失調症と自閉スペクトラム症のマウスモデルを区別できることを報告

スパインの形態変化が疾患モデルの分類に関連

　理研脳神経科学研究センター神経動態イメージング研究チームの岡部繁男チームディレクター、兵庫県立大学大学院情報科学研究科の郷康広教授（自然科学研究機構生命創成探究センター教授、同機構生理学研究所教授）、東京農業大学生命科学部バイオサイエンス学科の中澤敬信教授らの共同研究グループは、マウスの海馬の神経細胞を培養してシナプスをつくらせ、その形態を超解像顕微鏡でイメージングした。得られた画像の処理を自動化し、1,000個以上のスパインの形態を集団として比較することを可能にした。

　この技術を用いて、統合失調症関連の遺伝子変異や染色体の欠失・重複を持つ4種類のマウスモデルと、自閉スペクトラム症関連の4種類のマウスモデル、合わせて8種類の精神疾患・発達障害モデルのスパイン形態を比較した。スパインを形の違いに応じて2次元平面上にマッピングし、疾患モデルとコントロールの差分マップを作成したところ、統合失調症と自閉スペクトラム症に関連するマウスモデルの群が明確に分かれることが確認された。統合失調症関連モデルの差分マップは互いによく似ており、細く小さいスパインが増えているという共通の特徴が見られた。

　さらに遺伝子発現パターンを調べたところ、四つの統合失調症関連マウスモデルのうち三つ以上で共通して発現が上昇し、かつ自閉スペクトラム症関連モデルでは発現上昇が見られない遺伝子として、三つの候補が同定された。このうちEcrg4は神経細胞から分泌されるペプチドをつくる遺伝子で、軸索や樹状突起内だけでなく細胞外にも存在することが確認された。統合失調症関連モデルでEcrg4の発現を抑制すると、変化していたスパインの形が正常化することが確認された。