シナプスのナノ構造から精神疾患の特徴を読み取る -統合失調症と自閉スペクトラム症のシナプスに違い-

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2026-08-18 理化学研究所,兵庫県立大学,生命創成探究センター,生理学研究所,東京農業大学

理化学研究所、兵庫県立大学などの共同研究グループは、超解像顕微鏡を用いて神経細胞のシナプスに存在する樹状突起スパインのナノ構造を解析し、精神疾患との関連を調べた。海馬由来神経細胞から取得した画像を自動処理し、1,000個以上のスパイン形態を定量比較した結果、統合失調症関連マウスと自閉スペクトラム症(ASD)関連マウスでは、それぞれ異なるシナプス形態パターンを示すことが判明した。特に統合失調症モデルでは、細く小さい未成熟なスパインが共通して増加しており、複数のモデル間で類似した形態異常が認められた。さらに遺伝子発現解析から、統合失調症モデルで共通して発現が上昇するEcrg4などの遺伝子を特定した。Ecrg4は神経細胞から分泌されるペプチド関連遺伝子で、その発現を抑制すると異常なスパイン形態が正常化した。これにより、Ecrg4が統合失調症に関連するシナプス異常の形成に関与する可能性が示された。本研究は、シナプスのナノ構造を指標として精神疾患の病態を分類・理解できる可能性を示すとともに、新たな治療薬探索や創薬スクリーニングへの応用が期待される。

シナプスのナノ構造から精神疾患の特徴を読み取る -統合失調症と自閉スペクトラム症のシナプスに違い-
本研究の概要

<関連情報>

マウスモデル由来の培養ニューロンのスパインナノ構造プロファイリングにより、Ecrg4の統合失調症関連の役割が明らかになった Spine nanostructure profiling of cultured neurons from mouse models reveals a schizophrenia-linked role for Ecrg4

Yutaro Kashiwagi,Qingrui Liu,Yasuhiro Go,Ryo Saito,Atsu Aiba,Takanobu Nakazawa,Shigeo Okabe
eLife  Published:Aug 11, 2026
DOI:https://doi.org/10.7554/eLife.109083.4.sa0

Abstract

Dendritic spine dysfunction may contribute to the etiology and symptom expression of neuropsychiatric disorders. The intimate relationship between spine morphology and function suggests that decoding disease-related abnormalities from spine morphology can aid in developing synapse-targeted interventions. Here, we describe a population analysis of dendritic spine nanostructure applied to the objective grouping of multiple mouse models of neuropsychiatric disorders. This method has identified two major groups of spine phenotypes linked to schizophrenia and autism spectrum disorder (ASD). An increase in spine subpopulation with small volumes characterized the spines of schizophrenia-associated mouse models, whereas a spine subset with large volumes increased in ASD models. Schizophrenia-associated mouse models showed higher similarity in spine morphology, driven by reduced size and growth of nascent spines. The expression of Ecrg4, a gene encoding small secretory peptides, was increased in schizophrenia-associated mouse models, and functional studies confirmed its critical involvement in impaired spine dynamics and shape. These results suggest that population-level spine analysis provides rich insights into heterogeneous spine pathology, facilitating the identification of new molecular targets related to core synaptic dysfunction.

細胞遺伝子工学
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