1A-大会長企画-1
恐怖記憶を制御する活動依存的神経細胞集団
尾藤 晴彦，金 亮，井上 昌俊，坂本 雅行，藤井 哉
東京大院・医・神経生化
我々の脳を構成する神経回路は、神経細胞同士の物理的な接合と機能的なシステム形成のための厳格な「設計図」に加え、個体ごとの内部・外部の環境変化に刻一刻と対応し、その経験を蓄積できる「適応性・学習能力」を有する。すなわち、神経回路自体に「剛」と「柔」の性質を併せ持つ。この相反する性質の両立により、高等生物の脳は高いポテンシャルを獲得してきたと考えられるが、その分子・細胞基盤については、いまだ大きな謎のままである。記憶形成時に引き起こされる可塑的刺激によって活性化された神経細胞集団において、シナプス入力が神経細胞の核内でCREB依存的転写誘導を引き起こす。その際の入力出力応答性を我々は世界に先駆けて解明し、記憶の長期化において、神経細胞におけるシナプスから核、そして核からシナプスへのシグナリングが果たす役割の重要性を明らかにしてきた。このようなCREBシグナリングは、脳の広範な領域で様々な機構により活性化し、それぞれの部位における「記憶痕跡」の樹立に寄与すると考えられている。しかし記憶に関与する神経核のそれぞれで、選択的にCREBを活性化するメカニズムについては、これまで明らかにされていなかった。そこで我々はCREB補助因子CRTC1に着目し、その局在制御のメカニズム解明を通じて、扁桃体で重要な役割を果たすCRTC1特異的恐怖記憶形成機構を解明した。一方、CREB標的となる神経特異的最初期遺伝子Arcのプロモータ解析から、シナプスでのカルシウム流入から核での転写活性化に至る機構を解明し、さらにゲノム上で神経活動の強力なセンサーとして働くシナプス活動応答性エレメントSAREを新たに単離した。これらの知見を元に、人工的に強化した合成プロモーターE-SAREを用い、神経活動の亢進した神経回路を可視化・同定するproof-of-concept実験に成功するとともに、世界最速のCa2+指示遺伝子の創出に成功している。本発表ではこれら成果に加え、恐怖記憶を制御する扁桃体および他領野の活動の可視化と操作に今後展開する戦略と現状についても紹介させていただきたい。 | | 1A-大会長企画-2
想起後の恐怖記憶制御のメカニズムとPTSD
喜田 聡
東京農大・応用生物科学・バイオサイエンス
恐怖記憶とは、恐怖体験時に感じた「恐怖」とその時に五感で感じた「文脈」とが関連付けられた条件付け記憶である。恐怖体験した文脈や、文脈中の手がかり（音、匂いなど）に遭遇すると、恐怖記憶が想起され、恐怖反応が生じる。記憶は不安定な短期記憶から遺伝子発現依存的な「記憶固定化」のプロセスを経て安定な長期記憶へと移行する。さらに、記憶が想起されると、短期記憶と同様に不安定な状態に戻り、再び安定化されて貯蔵されるためには、固定化と類似した「再固定化」が必要とされる。また、恐怖記憶の場合、記憶が想起される時間が長くなると、恐怖記憶を軽減する「消去」が誘導される。現在、世界的にも、ヒトと動物の恐怖記憶制御基盤は共通していると捉えられており、心的外傷後ストレス障害（PTSD）発症と恐怖記憶制御の破綻の関連性が指摘されている。さらに、動物を対象とした恐怖記憶研究から得られた成果がヒト対象の研究に即座に応用されるなど、ヒトと動物研究の距離が比較的に近い点も特記すべきである。以上のような背景から、我々は、恐怖条件付け文脈課題及び受動的回避反応課題を用いて、想起後の恐怖記憶制御プロセスの意義とそのメカニズムの解析を進めている。受動的回避反応課題ではマウスが明箱から暗箱に移動すると電気ショックを受け、暗箱に対する恐怖記憶を形成する。従って、マウスを再度明箱に入れた場合には、恐怖記憶は想起されるものの、恐怖記憶消去は誘導されず、暗箱に移動して、電気ショックを受けない場合にのみ消去が誘導される。従って、この課題では、再固定化と消去を区別して解析できるメリットがある。我々は、受動的回避反応課題では、マウスを明箱に戻して、記憶再固定化を誘導すると海馬、扁桃体、前頭前野における遺伝子発現を経て恐怖記憶が強化されることを明らかにした。すなわち、恐怖記憶を思い出しただけで、恐怖が増強されるモデルとなり得ることが判明した。一方で、マウスが暗箱に滞在すると、扁桃体、前頭前野における遺伝子発現を経て恐怖記憶消去が誘導されることを明らかにした。以上の解析をさらに進めて、再固定化と消去に共通する分子機構として、L型電位依存性チャネル及びカルシニューリンの活性化を起点とするプロテオソーム依存的タンパク質分解、並びに、転写因子CREBを介する遺伝子発現の活性化が必要であることを明らかにした。さらに、この課題の解析から、恐怖（再固定化）から安全学習（消去）へのアクティブな移行スイッチの存在も示唆された。本発表では、以上のような恐怖記憶制御機構を紹介するとともに、PTSDに対する治療方法の開発への応用に関しても議論する。 |
1A-大会長企画-3
ストレス適応破綻からみたうつ病態における神経可塑性異常とその分子基盤
内田 周作，山形 弘隆，芳原 輝之，樋口 文宏，樋口 尚子，渡辺 義文
山口大・医・精神
うつ病はストレス適応機構の構成要素の1つである神経可塑性が障害されて発症に至ると想定されている。すなわち、「うつ病患者は素因的にストレスに対する脆弱性を有し、慢性的なストレス負荷により神経可塑性異常を引き起こすことでうつ状態に陥る」というストレス脆弱性仮説である。現在までに、脳画像・分子遺伝学・分子生物学的手法等を用いて、うつ病発病脆弱性や危険因子に関わる遺伝・神経生物学的基盤の解析研究が精力的に行われている。神経可塑性には遺伝子発現調節が重要な役割を担っており、気分障害における抑うつ状態の慢性化や抗うつ薬による治療効果発現には週単位の時間を要することなどから、その病態には持続的かつ可逆的な遺伝子発現を可能とするエピジェネティック制御が関与すると考えられている。演者らは、ストレス脆弱性を有する遺伝的背景のマウスに慢性ストレスを負荷したうつ病モデルマウスを確立し、様々な脳領域における遺伝子発現変動とうつ様行動との関連を検討してきた。これまでに、側坐核や海馬におけるヒストン脱アセチル化やDNAメチル化を介したエピジェネティックな遺伝子発現制御異常が、ストレスへの適応破綻の構成要素として働くことでうつ状態を誘発することを見出している。さらに、エピジェネティックな遺伝子発現異常を起点とした細胞内カルシウムシグナル経路の破綻がうつ様行動に関与することを示唆する結果を得ている。本シンポジウムでは、ストレス適応破綻状態における遺伝子発現制御と神経可塑性異常との関連について、演者らの最近の知見を交えながら概説するとともに、うつ病の発症・病態との関わりについて述べたい。 | | 1A-大会長企画-4
光感受性シナプスプローブAS-PaRac1を用いた精神疾患モデルマウス解析
林 朗子
群馬大学・生体調節研究所
人類遺伝学、または薬理学的所見、さらには死後脳研究などの非常に多岐にわたるエビデンスが、各種精神疾患におけるグルタミン酸作動性シナプスの関与を強く示唆している。その一方で、ヒト患者由来サンプルではシナプスレベルの解像度で生理的検証を行うことは現時点では不可能であるし、一方、げっ歯類等の疾患モデルを用いた研究では、使用するモデルが本当に疾患を反映しているのかという疑念に常に付きまとわれる。またいずれの実験系においてもシナプスと行動との関連性に関しては相関関係以上の示唆を与えることは不可能である点も特筆すべきである。そこでシナプス病態とその結果としての行動表現型という因果律に迫るために、グルタミン酸シナプスの構造上の特徴、樹状突起スパインに注目した。大脳皮質のグルタミン酸作動性シナプスの約8割は、樹状突起上のマッシュルーム構造（スパイン）に形成される。スパインの特徴の一つに、その形態と機能に著しい相関がある。すなわち、形態を人為的に操作出来ればそのシナプス伝達を制御できるし、言い換えればシナプス操作の結果としての個体レベルでの行動を直接観察することが可能になるはずである。そこで人為的に特定のスパインだけを光遺伝学的に消去する技術Synaptic optogeneticsの開発に着手し、新規光シナプスプローブであるAS-PaRac1の最適化を完了した。AS-PaRac1は長期増強が誘導されたシナプスだけを青色光で消去する性質があることが実験的に確認され、実際に学習後に青色光を照射すると既得学習を消去できるとことも明らかになった。これらのことは、シナプスが行動の細胞基盤であるという因果関係を示唆する新技術が確立したことを意味し、この新技術をシナプスパソロジーとしての精神疾患モデルマウス研究に展開することは、病態理解への大きな推進力になると考えられる。本シンポジウムでは、疾患モデルマウスにおけるAS-PaRac1を用いた研究の進展について紹介する。 |
