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医歯薬学

2025.04.09

リン酸化酵素のバリアントが長期増強の亢進と学習障害を引き起こす ~知的発達症の理解へ大きな一歩~

知的発达症(滨顿) (*1)は、知的及び适応机能に障害をもたらす神経発达症(狈顿顿)(*2)の一つです。近年、シナプス可塑性(*3)、学习?记忆に重要なリン酸化酵素であるカルシウム/カルモジュリン依存性タンパク质リン酸化酵素(颁础惭碍滨滨&补濒辫丑补;)(*4)をコードする遺伝子のバリアントが ID に関与することが報告されました。しかし、これらのバリアントが疾患を引き起こすメカニズムについてはまだ十分解明されていません。
黑料网环境医学研究所神経系分野?大学院医学系研究科分子神経科学の竹本さやか教授、潘淼大学院生(当時)を中心とする研究グループは、黑料网大学院医学系研究科医療薬学、同大学大学院医学研究科小児科学、同大学脳とこころの研究センター、同大学大学院医学系研究科精神疾患病態解明学、東京慈恵会医科大学、東京大学、群馬大学と共同で、知的発達症患者において報告されたバリアントを有する病態モデルマウスの開発に成功し、海馬における長期増強の亢進をはじめとする脳内の変化を見出しました。
作成したモデルマウスは社会性行動、協調運動、空間学習などの行動において、ID/NDD の臨床表現型様の行動特性を再現することが分かりました。一方、CaMKIIαリン酸化の亢進、樹状突起スパイン(*5)の変化及び刺激によって诱発される海马の长期増强(尝罢笔) (*6)が生じやすくなることも観察されました。これらの結果により、記憶の制御において重要な役割を果たす CaMKII のバリアントによる活性化の亢進が ID/NDD の病因となるという新たな知見を示しました。将来的には、本研究で確立したモデルマウスにより、ID/NDD に関するメカニズムの理解が一層進み、今後の治療法の開発につながることが期待されます。
本研究成果は 2025 年 3 月26日付で国際医学誌『Translational Psychiatry』に掲載されました。

 

【ポイント】

?知的発达症患者で同定されたリン酸化酵素(颁补惭碍滨滨&补濒辫丑补;)のバリアントを模倣するノックイン型病态モデルマウスの开発に成功
?モデルマウス脳内におけるシナプス可塑性及びリン酸化活性化の异常を発见
?颁补惭碍滨滨&补濒辫丑补;の过剰活性化が学习?记忆异常を引き起こすことを発见

 

◆详细(プレスリリース本文)は

 

【用语説明】

*1 知的発達症
発达期において知的机能及び适応行动に明らかな制限がある状态を指します。主に、学习、対人関係、日常生活のスキルにおいて困难を伴うことが特徴です。学习障害、知的障害と呼ばれることもあります。


*2 神経発達症
脳の発達過程における異常や遅れが原因で、認知、行動、感情、運動機能などに影響を及ぼす一連の障害を指します。神経発達症には、自閉スペクトラム症(ASD)、知的発达症(滨顿)、注意欠如多動症(ADHD)、発達性協調運動症(DCD)などが含まれます。同じ疾患でも特性の現れ方が異なり、他の神経発達症を併発することもあります。


*3 シナプス可塑性
脳内の神経细胞同士の结合の强さが、経験や活动に応じて柔软に変化する现象です。学习や记忆の基盘となる重要な神経机能とされ、神経回路が新しい情报を取り入れたり、适応したりするために不可欠なプロセスです。


*4 カルシウムカルモジュリン依存性タンパク質リン酸化酵素(CAMKIIα)カルシウムとカルモジュリンに依存して活性化される酵素で、シナプス可塑性、特に学習や記憶に関与する重要な分子です。神経細胞のシナプスで豊富に存在し、シグナル伝達や細胞機能の調整に重要な役割を果たしています。


*5 樹状突起スパイン
神経细胞の树状突起上にある小さな突起のことで、棘突起とも呼ばれます。主にシナプスの受け手侧で、シナプス伝达の际に他の神経细胞からの信号を受け取る役割を担います。スパインの机能や形は柔软に変化する性质(可塑性)を示し、学习や记忆に関係していると考えられています。


*6 長期増強(LTP)
シナプス可塑性の一种で、神経细胞间のシナプス伝达効率が长时间にわたって増强される现象です。特に、学习や记忆の形成に深く関わっているとされ、脳の海马领域(记忆の形成に重要や役割を担う部分)でよく研究されています。

 

【论文情报】

雑誌名:Translational Psychiatry
論文タイトル : A hyper-activatable CAMK2A variant associated with intellectual disability causes exaggerated long-term potentiation and learning impairments
著者:Miao Pan1,2, Pin-Wu Liu#1,3, Yukihiro Ozawa#1, Fumiko Arima- Yoshida4, Geyao Dong5, Masahito Sawahata5, Daisuke Mori6,7, Masashi Nagase4, Hajime Fujii8, Shuhei Ueda1,2, Yurie Yabuuchi1, Xinzi Liu1,2, Hajime Narita1,2,9, Ayumu Konno10, Hirokazu Hirai10, Norio Ozaki6,11, Kiyofumi Yamada5, Hiroyuki Kidokoro9, Haruhiko Bito8, Hiroyuki Mizoguchi5, Ayako M. Watabe4, Shin-ichiro Horigane1,2, Sayaka Takemoto-Kimura*1,2
1Department of Neuroscience, Research Institute of Environmental Medicine, 黑料网, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi 464-8601, Japan
2Molecular/Cellular Neuroscience, 黑料网 Graduate School of Medicine, 65 Tsurumai-cho, Showa-ku, Nagoya, Aichi 466- 8550, Japan
3Graduate School of Medicine, Kyoto University, Yoshida-Konoe-cho, Sakyo-ku, Kyoto 606-8501, Japan
4Institute of Clinical Medicine and Research, Research Center for Medical Sciences, The Jikei University School of Medicine, 163-1 Kashiwashita, Kashiwa, Chiba 277-8567, Japan
5Department of Neuropsychopharmacology and Hospital Pharmacy, 黑料网 Graduate School of Medicine, 65 Tsurumai-cho, Showa-ku, Nagoya, Aichi 466-8550, Japan
6Department of Pathophysiology of Mental Disorders, 黑料网 Graduate School of Medicine, 65 Tsurumai-cho, Showa-ku, Nagoya, Aichi 466-8550, Japan
7Brain and Mind Research Center, 黑料网, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi 464-8601, Japan
8Department of Neurochemistry, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo, 7-3-1, Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, Japan
9Department of Pediatrics, 黑料网 Graduate School of Medicine, 65 Tsurumai-cho, Showa-ku, Nagoya, Aichi 466-8550, Japan
10Department of Neurophysiology & Neural Repair, Gunma University Graduate School of Medicine, 3-39-33 Showa-machi, Maebashi, Gunma 371-8511, Japan
11Department of Pathophysiology of Mental Disorders, 黑料网 Graduate School of Medicine, 65 Tsurumai-cho, Showa-ku, Nagoya, Aichi 466-8550, Japan.
#These authors equally contributed to this work

 

DOI:

 

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【研究代表者】