マルキら。 BMC医学2014、12:73
研究資料オープンアクセス
内因性および反応性うつ病のサブタイプを再検討：動物とヒトの統合的研究により、大うつ病性障害の根底にある複数の異なる分子機構が関係している
カリム・マルキ1*†、ロバート・ケアーズ1*†マリア・グラツィア・トスト1,2、エンバラス・ルールドゥサミー3ルシア・カルボニ4、エンリコ・ドメニチ5,6、ルドルフ・ウーハー1,7、ピーター・マクガフィン1とレナード・C・シャルクウィク1
概要
背景: 大うつ病性障害 (MDD) の従来の診断では、発症前のストレスの有無によって、それぞれ障害の「反応性」サブタイプまたは「内因性」サブタイプが生じることが示唆されていました。いくつかの研究系統は、「反応性」サブタイプまたは「内因性」サブタイプの生物学的基盤も異なり、その結果、治療に対する反応の違いが生じる可能性を示唆しています。私たちは、「反応性」および「内因性」うつ病の 3 つの動物モデルの遺伝子発現プロファイルを比較することにより、この仮説を調査しました。次に、ヒトの死後 mRNA 研究を使用して、これらの発見を臨床サンプルに変換しました。
方法: Affymetrix マウス全ゲノム オリゴヌクレオチド アレイを使用して、ゲノムベースのうつ病治療薬 (GENDEP) プロジェクトの 144 匹のマウスの海馬組織からの遺伝子発現を測定しました。この研究では、「反応性」うつ病をモデル化するために、4 つの近交系マウスと 2 つのうつ病誘発性「ストレス」プロトコル (母子分離と予測不可能な慢性軽度ストレス) を使用しました。マウスにおけるストレス関連の mRNA の違いを、「内因性」うつ病のモデルとしてフリンダース感受性ラット系統と抵抗性ラット系統を使用した並行 mRNA 研究と比較しました。 Stanley Brain Consortium のヒト mRNA 死後症例対照研究では、動物研究全体で差次的に発現された収束遺伝子を使用して、候補遺伝子の選択が行われました。結果: マウス「反応性」モデルでは、初期のストレスに応答して 350 個の遺伝子の発現が変化し、後期ストレスに応答して 370 個の遺伝子の発現が変化しました。両方のストレスプロトコルに応答して最小限の遺伝子重複（8.8％未満）が検出されましたが、これらの遺伝子の30％（21）も「内因性」ラットの研究では異なって制御されていました。この重複は、偶然に予想されるよりも大幅に大きくなります。 VAMP-2 遺伝子は、げっ歯類の研究全体で差次的に発現していましたが、複数の試験を補正した後、ヒトの研究でも大幅に変化しました。（次ページに続く）
* 対応：karim.malki@kcl.ac.uk;Robert.j.keers@kl.ac.uk
†平等な貢献者
1キングス・カレッジ・ロンドン、MRC 社会、遺伝および発達精神医学
センター、精神医学研究所、SGDP 研究センター (PO80)、ド・クレスピニー
公園、デンマークヒル、ロンドン SE5 8AF、英国
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（前ページからの続きです）
結論：我々の結果は、うつ病の「内因性」サブタイプと「反応性」サブタイプが、遺伝子発現における大きく異なる変化と関連していることを示唆している。しかし、彼らはまた、初期のストレス因子によって引き起こされる「反応性」うつ病の分子的特徴は、後期ストレス因子によって引き起こされる「反応性」うつ病の分子特徴とは大きく異なることも示唆しています。少数の遺伝子セットが、各パラダイムにわたって、またうつ病患者の死後の脳組織においても一貫して調節不全となっており、この障害への最終的な共通経路が示唆されている。これらの遺伝子には、MDD、双極性うつ病、統合失調症などの Axis-I 障害および抗うつ薬治療反応と以前から関連付けられている VAMP-2 遺伝子が含まれていました。また、MDD の疾患分類、個別化医療、症例対照研究に対する我々の発見の意味についても議論します。
キーワード: 内因性うつ病、反応性うつ病、GENDEP、VAMP-2、DSM-IV、スタンレー・ブレイン・コンソーシアム、mRNA、ストレス
バックグラウンド
抗うつ薬は依然として大うつ病性障害 (MDD) の第一選択治療ですが、抗うつ薬の反応は個人差が大きく、最初の治療コース後に寛解に達する患者は全患者の半数未満です [1]。治療反応の強力な予測因子が存在しないということは、特定の患者にとって最も効果的な抗うつ薬が現在試行錯誤によって特定されているということを意味します。これは多くの場合、長くて費用のかかるプロセスであり、回復を遅らせ、長期的な結果に悪影響を及ぼします[2]。
臨床医は長い間、治療反応における不均一性が MDD における病因的不均一性の直接の結果であると直感してきました [3]。実際、大うつ病の従来の診断では、MDD 発症前のストレスの有無により、病因学的に異なる 2 つのサブグループに分類され、推奨される治療法が異なると考えられていました。これらのサブタイプを「反応性」（ストレス因子の結果として起こる）または「内因性」（ストレスがない状態で起こる）に分類した初期の研究では、「内因性」うつ病患者は三環系抗うつ薬（TCA）に対してより有利に反応することが示唆されていた。 ）選択的セロトニン再取り込み阻害剤（SSRI）よりも優れています[4]。これらのサブタイプの妥当性は依然として不明瞭ですが、遠位ストレス（人生の初期に発生する [5]）と近位ストレス（うつエピソードの発症近くに発生する [6]）の両方が治療反応を予測することが報告され続けています。
MDDの病因におけるストレスの有無が治療に対する反応にどのような影響を与えるかは依然として不明である。しかし、うつ病の「内因性」サブタイプと「反応性」サブタイプは、治療に対する反応が異なる、大きく異なる生物学的メカニズムに関連していることが示唆されています[3]。この仮説に沿って、最近の動物研究では、うつ病の「反応性」モデル（慢性拘束ストレスによって誘発される）の海馬遺伝子発現プロファイルが「内因性」モデルの海馬遺伝子発現プロファイルと大きく異なることが報告されました[7]。
この研究は、近位ストレスによって引き起こされる「反応性」うつ病の遺伝子発現プロファイルが「内因性」うつ病とは実際に異なる可能性があることを示唆していますが、この区別における遠位早期ストレスの役割は不明のままです。
いくつかの研究は、逆境のタイミングの重要性を強調しており、早期および後期のストレス因子が海馬における遺伝子発現に対して異なる組織特異的な影響を及ぼしている可能性があることを示している[8-12]。したがって、MDD の根底にある病態生理学的プロセスは、ストレッサーの有無だけでなく、逆境のタイミング (遠位ストレスと近位ストレス) によっても異なる可能性があります。
私たちは、「反応性」および「内因性」うつ病を表すために選択された 3 つのうつ病動物モデルにおける海馬遺伝子発現 (mRNA) の違いを調査することにより、この仮説を調査しました。 「反応性」うつ病モデルでは、マウスは遠位ストレス（母子別離）または近位ストレス（予測できない慢性的な軽度のストレス）のいずれかにさらされました。先天性うつ病のような行動を示すフリンダース感受性ラットを、「内因性」うつ病のモデル化に使用しました。
動物の疾患に関連する脳組織からの全ゲノム転写プロファイルは、ヒトに関連する可能性のある分子機構に関する貴重なサポートと重要な情報を提供する可能性があります。それにもかかわらず、精神疾患の特有の特徴は、動物モデルで明らかにされた分子機構は示唆にすぎず、ヒトの研究で検証する必要があることを意味します[13、14]。したがって、我々は動物モデルからの発見を使用して、Stanley Brain Consortium による同等のヒトのうつ病の死後症例対照研究におけるプローブセットの優先順位付けを情報提供しました。具体的には、げっ歯類の研究において「反応性」および「内因性」うつ病モデルに応答して一致した発現の違いを示す一連の遺伝子が、MDD への共通の最終経路を表している可能性があると仮説を立てています。したがって、これらの同じ遺伝子は、この疾患を患ったヒトの死後の脳組織でも特異的に調節されている可能性があります。
メソッド
デザイン
ゲノムベースのうつ病治療薬（GENDEP）研究のげっ歯類部門の 2 つの研究からの海馬（HIP）のゲノムワイド発現プロファイリング [15] を使用して、候補者に情報を提供しました。
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Stanley Brain Consortium による、MDD に関する同等のヒト死後症例対照研究における遺伝子選択。 GENDEP プロジェクトは、大規模な多施設ヒト薬理ゲノミクス研究であり、動物モデルと in vitro 実験を使用した一連の大規模研究も含まれています。 GENDEP プロジェクトは、MDD の分子機構についてさらなる洞察を得て、抗うつ薬のバイオマーカーを同定するために、ヒト、げっ歯類、およびインビトロ研究からのサンプルのトランスクリプトミクスとプロテオミクスの結果を統合的に分析できるように設計されました。薬物（AD）治療反応。このマウス研究では、ヒトの個体差をモデル化するために、よく特徴付けられた近交系マウス 4 系統の 144 匹の動物を使用しました。マウスは、2つのストレスプロトコルのうちの1つと対照条件（母子別離（MS）-「初期ストレス」、予測不可能な慢性軽度ストレス（UCMS）-「後期ストレス」-または対照条件（ENV））にさらされ、モデル化されました。 「反応性」うつ病。各系統の同腹子は、MS、UCMS、または対照群にランダムに割り当てられました。マウス研究の結果は、「内因性」うつ病のモデルとしてフリンダース感受性ラット系統とフリンダース抵抗性ラット系統のHIP mRNAの違いを比較する並行ラット研究で相互検証されました。最後に、マウス研究とラット研究の両方のストレスプロトコルに応答して差次的に発現した遺伝子を、ヒトにおける同等の mRNA 発現研究におけるプローブセット選択の情報として使用しました。
動物
4 つの異なる系統 ((129S1/SvImJ、C57LB/6 J、DBA/2 J、および FVB/NJ) からの合計 144 匹の雄と雌のマウス (各性別 72 匹) が、精神医学研究所のバリア ユニットで飼育されました。ロンドン、英国、動物の生後 21 ～ 28 日で離乳を行い、動物は 12:12 時間の明暗サイクル、22°C ± 11°C、餌と水を自由に与える標準条件下で集団飼育されました。合計 144 匹の動物が頸椎脱臼により屠殺されました。トランスクリプトーム研究に使用された動物は行動試験されませんでした。海馬、肝臓、脾臓は以前に公開されたプロトコールに従って解剖されました [16,17]。すべての飼育および実験手順は以下の方法で実施されました。 1986 年の英国内務省動物 (科学的手順) 法に準拠しています。
フリンダース感受性系統とフリンダース耐性系統の 2 つのコホート (FRL 22 頭と FSL 17 頭) からの合計 39 頭の動物がカロリンスカ研究所 (ストックホルム) で飼育および維持され、標準室温 (22 ± 1°C)、相対湿度 ( 45 ～ 55%)、12 時間の明暗スケジュール (午前 7 時に点灯)。食物と水は自由に摂取させた。この研究は並行して行われたGENDEP調査の一環として実施された。ストックホルムの動物保護倫理委員会はこの研究を承認し、すべての手順はカロリンスカ研究所の飼育および管理に関するガイドラインに従って実施されました。
ラットの研究に関する追加情報は、他の場所で入手できます [18]。
UCMS (予測できない慢性的軽度ストレス)
マウスでは、近位ストレスによって引き起こされる「反応性」うつ病が、予測不可能な慢性軽度ストレス (UCMS) パラダイムを使用してモデル化されました。 144 匹のマウスのうち 3 分の 1 (オスとメスのマウス 48 匹) を 2 週間、毎日さまざまなストレス要因にさらしました。 UCMS への曝露は、動物が 10 週齢のときに開始しました。 UCSM プロトコルには、擬似ランダムな順序で毎日異なるストレス要因にさらされることが含まれていました。 UCMS 体制におけるストレッサーは、ホームケージを 45°に傾けて 2 時間、寝床を湿らせて 4 時間、ケージを 2 時間交換、ケージを 10 分間浸水させ、明暗の長さと時間を変更するなど、以前に公開されたプロトコルに基づいていました。サイクルとエアパフ [19]。動物は毎日、さまざまな期間にわたって 1 つまたは 2 つのストレス要因にさらされました (図 1)。 UCMS に曝露されたすべてのマウスは、標準的な実験室条件下で試験および維持されましたが、単一飼育されました。 UCMS レジメンに続いて、UCMS によって誘発された抑うつ行動の指標としてポーソルトを含む一連の行動テストを用いて動物セットがテストされました [19]。ただし、この mRNA の特性評価に使用されたすべての動物は、テストの潜在的なストレス要因の影響を制御するための行動テストが行われていませんでした。
MS (母子別居)
母性分離プロトコルを使用して、さらに 48 匹のマウスの遠位ストレスによって引き起こされる「反応性」うつ病をモデル化しました。十分に強力な生物学的反応を引き出すために、生後 9 日 (PND) に子犬を母犬から 24 時間分離するプロトコールを 1 回選択しました。生まれた日は、その特定の同腹仔の PND 0 として定義されました。生後 9 日目に、24 時間かけて母動物を同腹仔から取り出しました。産仔は、発声による接触を避けるために、母鳥とは別の部屋で、33℃±2℃のホームケージ内の加温パッド上に保管されました。引き離された子犬は、引き離される期間中、餌や水にアクセスできませんでした。子猫は常に、明期の前半に分離され、母親と再会しました。ゴミと母親との再会後の最初の1時間はビデオに撮られました。子は異なるサイズであり、可能であれば各子は異なる繁殖つがいから生まれたものでした。同腹仔のより詳細な説明は他の場所で公開されています[19]。
うつ病の「内因性」モデル
フリンダース感受性ライン（FSL）およびフリンダース抵抗性ライン（FRL）ラットは、うつ病の「内因性」モデルを代表します[20-23]。フリンダース系統は、もともと異系交配したスプラーグ・ドーリー系ラット（SD）の、耐性または感受性に応じて選択的に育種することによって得られた系統です。
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アンチコリンエステラーゼ ジイソプロピルフルオロリン酸 (DFP) 治療 [24]。 FSLは先天的にFRLよりもDFPおよびコリン作動薬に対して感受性が高く、これはヒトのうつ病症例に共通する神経生物学的特徴である[21]。彼らはまた、精神運動活動と食欲の低下、コリン作動性過敏症、急速眼球運動（REM）睡眠の遅延を含む免疫異常と睡眠異常を含むが、認知機能と快楽反応は保たれているなど、ヒトのうつ病患者と多くの行動的類似点を示している[25]。フリンダースラットは現在に至るまで頑強なうつ病モデルであり続けている[26]。
mRNA 抽出と実験プロトコル
マウスの脳、肝臓、脾臓を各動物から解剖し、ドライアイス上で凍結しました。凍結海馬組織から全RNAを抽出し、ワンサイクルターゲットラベリングキット（Affymetrix、サンタクララ、カリフォルニア州、米国）を使用して3μgのRNAを処理し、標準的なAffymetrixプロトコルに従ってマウスMOE430v2遺伝子発現アレイ（Affymetrix）にハイブリダイズさせました。フリンダース ラットからの海馬 mRNA 抽出は、GENDEP プロジェクトの別の参加グループによって行われました [18,22]。簡単に説明すると、cRNA プローブを取得し、Affymetrix のワンサイクル真核生物ターゲット標識アッセイ プロトコルを使用して Affymetrix Rat Genome 230 2.0 にハイブリダイズさせました。ヒト死後の mRNA 抽出に使用されるプロトコールは、Iwamoto らの論文に詳細に記載されています [27]。簡単に説明すると、Trizol (Invitrogen, Groningen, The Netherlands) を使用して、0.1 g の凍結前頭前皮質組織から全 RNA を抽出しました。合計 8 ～ 10 mg の mRNA が逆転写および合成されました
をcDNAに変換し、Affymetrix HU95Aオリゴヌクレオチドアレイにハイブリダイズさせ、HP GeneArrayスキャナー（Hewlett-Packard、パロアルト、カリフォルニア州、米国）を使用してスキャンしました。スタンレー財団の脳コレクションと神経病理学コンソーシアムに関する情報は他の場所にあります [28]。
人間のサンプル
この研究で使用されたヒトサンプルは、米国メリーランド州ベセスダにある健康科学大学精神科のスタンレー財団脳コレクションに寄贈され、世界中の研究者が利用できるようになりました。人間の脳組織は、Uniform Anatomical Gift Act (米国) に基づく標準化された法律に基づいて寄付されました。スタンレー医学研究所 (SMRI) とその研究に関する情報は、寄付時に近親者に提供されました。追加情報は、Stanley Brain Consortium の Web サイトから公開されています [29]。一次転写全体の分析は、Iwamoto らによって実行され、説明されました [27]。一貫性と品質保証のため、ケースの追加や削除を行わずに同じサブセットが使用されています。すべてのデータは生ファイルから処理されています。使用されたサンプルは、スタンレー財団神経病理学コンソーシアムが提供した、大うつ病性障害に罹患した停止患者の死後前頭前皮質と、慎重に対応させた対照から構成されています。除外基準には、mRNA の品質が低いことと年齢 (65 歳以上) が含まれます。合計 26 のサンプル、11 症例と 15 対照を一次データ分析と一致して使用しました (表 1)。 MDD の臨床診断は、精神障害の診断と統計マニュアル – 4 に従って行われました。番目エディション (DSM-IV) 診断
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表 1 UCMS によって調節不全となる遺伝子
2 倍の変化をログに記録
転写産物遺伝子名 Pr. Rsum c57 DBA FVB 129 Pfp -Value 1418687_at Arc 2,841.834 -0.242 -0.279 -0.221 -0.127 <1.00E-04 1452453_a_at Camk2a 2,834.213 0.247 0.276 0.003 0.23 5 <1.00E-04 1427663_a_at Clk4 4,161.448 -0.420 -0.025 -0.196 -0.289 <1.00E -04 1436983_at Crebbp 1,498.852 0.600 0.156 0.176 0.566 <1.00E-04 1433733_a_at Cry1 5,285.620 0.438 0.113 0.070 0.238 <1.00E-04 1443 805_at Dact3 4,920.751 -0.339 -0.097 -0.084 -0.292 <1.00E-04 1438892_at Dep1 3,046.244 0.157 0.142 0.164 0.571 < 1.00E-04 1419580_at Dlg4 3,239.403 -0.224 -0.115 -0.177 -0.299 <1.00E-04 1453994_at Eml6 5,673.323 0.164 0.194 0.104 0.189 <1.00E-04 1430436_at Fam115a 4,086.744 0.425 0.025 0.069 0.434 <1.00E-04 1418240_at Gbp2 3,167.576 -0.183 – 0.368 -0.335 -0.169 <1.00E-04 1417949_at Ilf2 4,243.511 -0.431 -0.112 -0.115 -0.279 <1.00E-04 1415899_at Jun 3,330.616 -0.246 -0.300 -0.34 9 -0.232 <1.00E-04 1457899_at カルン 4,503.738 0.238 0.169 0.088 0.408 < 1.00E-04 1438403_s_at Malat1 1,725.168 -0.183 -0.464 -0.248 -0.139 <1.00E-04 1419568_at Mapk1 923.836 -0.704 -0.328 -0.203 -0.486 <1.00E-04 1420931_at Mapk8 2,498.977 -0.336 -0.180 -0.268 -0.193 <1.00E -04 1425459_at Mtmr2 4,168.453 -0.344 -0.198 -0.206 -0.236 <1.00E-04 1425014_at Nr2c2 3,897.542 0.420 0.016 0.169 0.421 <1.00E-04 141 6505_at Nr4a1 4,665.395 -0.234 -0.148 -0.225 -0.161 <1.00E-04 1458176_at Per3 4,870.404 0.269 0.168 0.106 0.222 <1.00E-04 1416211_a_at ポイント 4,211.224 -0.439 -0.151 -0.176 -0.225 <1.00E-04 1440001_at リアン 4,837.821 0.284 0.070 0. 192 0.279 <1.00E-04 1439940_at Slc1a2 2,581.498 0.547 0.079 0.059 0.441 <1.00E-04 1444489_at Slc25a12 4,744.455 0.293 0.077 0.117 0.197 <1.00E-04 1421924_at Slc2a3 3,356.425 -0.435 -0.125 -0.202 0.000 <1.00E-04 1421225_a_at Slc4a4 3,9 60.423 0.408 0.160 0.073 0.278 <1.00E-04 1455876_at Slc4a7 4,614.381 0.313 0.158 0.209 0.235 <1.00E-04 1457357_at Tlk2 3,989.909 0.288 0.100 0.059 0.395 <1.00E-04
予測不可能な慢性的な軽度のストレスプロトコルに応答して差次的に発現することが判明し、以前はストレス応答に関連していた遺伝子の概要。 P <1 × 10 という厳格なカットオフ-04そして、倍数変化の一貫した方向性を使用して、4 つの株すべてで差次的に発現していることを特定しました。表には、各株または 4 つの株のプローブ セット ID、遺伝子名、プロダクト ランク合計 (PR.Rsum) 値、log 2 倍数変化、および PFP 値が示されています。
ガイドラインに準拠し、病理学者と精神科医によって独立してレビューされています。ヒトサンプルに関する追加情報は、Iwamoto らの論文 [27] に記載されています。
マイクロアレイデータの統計解析
144 個の Affymetrix マウス全ゲノム オリゴヌクレオチド アレイ (MOE 430 v2) からのプローブ強度データは正規化され、Robust Multichip Average (RMA 法) を使用して要約されました [30]。すべてのアレイにわたって系統的に送信された (MAS 5.0 検出の存在/不在コールに基づいて) プローブ セットは削除され、元の 45,101 プローブ セットのうち 37,231 が残されました。特定された 144 個のアレイに関する一連の品質管理メトリクスと探索的分析
品質が大きく異なる 10 個のアレイ。これらのアレイは、その後の分析の目的で削除されました。正規化方法の詳細については、他の場所で説明されています [12、16]。
早期および後期ストレスプロトコルに応答して差次的に発現される遺伝子を同定するために、我々は 2 セットの分析を実行しました。まず、母性分離動物（MS）と対照（CON）の間で正規化された遺伝子発現測定値を比較しました。次に、UCMS と CON の間で正規化された遺伝子発現測定値を比較しました。差異は、R 環境の RankProd パッケージに実装されたノンパラメトリック アルゴリズムを使用して統計的に評価されました [31,32]。 RankProd が有効になっています
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RPadvance 関数を使用したメタ分析アプローチを使用して、4 つの異なる系統からのデータセットを結合します。これにより、最初に各株内の差異を評価することで、優勢な株の効果から生じる問題を回避することができました。単一株で差次的に発現される遺伝子は、「単一起源のデータ」オプションを使用し、同じパッケージのランク積 (RP) 関数を使用して分析されました。 P 値は 1,000,000 個の順列で計算され、PFP <0.001 という非常に保守的なしきい値での誤予測の割合を使用して複数の検定が考慮されました。 「オミクス」研究において棄却された仮説の数を制御する一般的な方法は、Benjamini と Hochberg によって提案された誤検出率 (FDR) を計算して報告することです。 RankProd パッケージは、Fernando らによって提案された手法である偽陽性率 (PFP) を返します。 FDR とは対照的に、PFP はテストと実行されたテストの数の間の相関関係に依存しません [33]。 PFP と FDR は同一視されることが多いですが、PFP が累積偽陽性の割合を制御するのに対し、FDR は偽陽性の予想される割合を制御するという点で 2 つの方法は異なります。 FDR は、変数間に関係がある場合に使用するのに最適な方法ではありません。mRNA 研究では一般に、遺伝子制御経路とクロスハイブリダイゼーションによって関係が引き起こされます。したがって、RankProd アルゴリズムを使用するすべての研究で PFP 法を使用して補正しました。大幅に変化した遺伝子は、PANTHER 分類システムによって特定されました [34]。その後、PFP <0.001 の遺伝子を Ingenuity データベースにアップロードし、Ingenuity Pathway Analysis (IPA) ソフトウェア (QIAGEN の Ingenuity® Pathway Analysis (IPA®、米国レッドウッドシティ)) を使用してパスウェイ解析を行いました [35]。
FSL および FRL 動物からの発現データは、Gene Expression Omnibus (GEO; アクセッション番号 GS2088、[36]) で利用可能です。データは生の CEL ファイルから処理されており、すべての動物研究にわたるデータ分析の一貫性を確保しています。潜在的なバッチ効果のため、R 環境用の inSilicoMerging パッケージに組み込まれている ComBat 関数を使用して、2 つのコホートからのラット データセットを結合しました [37]。プローブ セットは、Robust Multichip Average (RMA メソッド) を使用して正規化され、要約されました。体系的に存在しなかったプローブ セット ( MAS 5.0 不在/存在検出コールに基づく) が削除されました。FSL と FRL からのプローブセットの合計は、PRadvance 関数と単一原点オプションを使用して R に実装された RankProd ノンパラメトリック アルゴリズムを使用して比較されました。P 値が評価されました。 1,000,000 個の順列を使用し、保守的な誤検出率 (PFP) 閾値 P <0.001 および変化倍数 >1.5 を使用し、統計的閾値を満たしたプローブ セットには、その後 PANTHER [34] を使用して注釈を付け、遺伝子シンボルのリストを取得しました。次に、差次的に発現するすべての遺伝子を照合しました
Python で書かれたスクリプトを使用したすべてのげっ歯類の研究を対象としています [38]。続いて、すべてのげっ歯類研究にわたって差次的に発現された収束遺伝子を、IPA ソフトウェアを使用して分析しました。最後に、うつ病の「反応性」モデルと「内因性」モデルの両方に応答して差次的に発現されるすべての遺伝子を、ヒト研究におけるプローブセット選択の情報として使用しました。
26 個の Affymetrix ヒト オリゴヌクレオチド アレイ (HU95A) からの生のスコアは正規化され、RMA 法を使用してプローブ セットにまとめられ、log2 変換された強度が返されました [30]。強度分布、プロファイル相関、および品質管理メトリクスが適用されました。 MAS 5.0 発現値は、ターゲット強度 100 へのスケーリングに基づいて計算され、次に Log2 によって変換され、MAS5.0 存在/不在アルゴリズムを使用してコールが計算されました。 Affymetrix HU95A には 12,000 を超えるプローブ セットが組み込まれており、5,000 を超えるよく特徴付けられた遺伝子の発現をタグ付けします。 3 つの齧歯動物研究すべてで差次的に発現される遺伝子に対するオルソログであるヒト遺伝子は、Mouse Genome Informatics オーソロジー クエリを使用して取得されました [39]。 Affymetrix Netaffx ツール [40] を使用して、ヒト遺伝子の発現をタグ付けする HU95A チップ (Affymetrix) 上のプローブ セットを特定しました。ヒト MDD 症例と対照間の発現差は、シングルオリジン関数を使用して R に実装された RankProd ノンパラメトリック アルゴリズムを使用して評価されました。マウス研究の結果によって知らされたヒトの候補遺伝子は、1,000,000個の順列による順列検定を使用して、厳密な補正有意閾値PFP <0.05で差次的に発現するとみなされた。
結果
「反応性」うつ病モデルにおける遺伝子発現プロファイルRankprod 法を使用して、「後期」 (UCMS) ストレスを受けた動物と対照の間、および「初期」 (MS) ストレスを受けた動物と対照の間で最も強く差次的に発現する遺伝子を同定しました。 4 つの株すべてにわたって変化の方向に一貫性を示す遺伝子のみを考慮しました。変化の方向の不一致は、応力 x ひずみの相互作用効果を示していますが、これは私たちの研究課題に固有のものではありません。この分析の結果、4 つの株すべてにわたって UCMS に応答して変化した 406 個のプローブ セットが明らかになりました。これらのプローブは、マウスにおける 370 個の既知の遺伝子の発現をタグ付けします。この解析から明らかになった、ストレス反応または MDD との以前の関連性が明らかになった遺伝子の概要を表 1 に示します。結果は、以前に UCMS プロトコルと関連付けられ、MDD の病因に役割を果たしていると考えられている多数の遺伝子を明らかにしました。同じ分析を繰り返して、母親から分離された動物 (MS) と対照を比較しました。この分析の結果から、母体分離プロトコルに応じて 396 個のプローブ セットが異なって調節されていることが明らかになりました。これらのプローブセットは、マウスの 350 個の既知の遺伝子にマッピングできます。差次的に発現される上位遺伝子の概要
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母子分離プロトコルに応じた変化を表 2 に示します。次に、「初期」または「後期」のいずれかのストレス因子に応答して変化した遺伝子の数、および 2 つの条件間の遺伝的重複を調査しました (図 2)。著しく少なかったです。早期ストレスパラダイムと後期ストレスパラダイムに曝露されたマウス間で共通していたのは、わずか 67 個の遺伝子、つまり有意に変化した遺伝子の 8.8% 未満でした。
最小限の遺伝子発現の重複は、初期と後期のストレス因子によって引き起こされる「反応性」うつ病を支える生物学的メカニズムが大幅に異なることを示唆しています。これらの違いをさらに理解するために、2 つのモデルのそれぞれで差次的に発現される遺伝子を IPA を使用して分析しました [35]。これにより、間の分子関係を示す遺伝子ネットワークを明らかにすることができました。
表 2 MS によって調節不全となる遺伝子
遺伝子を解析し、各データセット内の重要な遺伝子の適合に従ってネットワークを評価します [12]。まず、「後期」UCMS プロトコルに関連する遺伝子ネットワークを調査しました。私たちの参照リストから合計 350 個の遺伝子が IPA データベースで見つかりました。 IPA によって特定された上位 2 つの機能ネットワークのスコアは 42 以上で、最初のネットワークには 29 個の参照分子が含まれ、2 番目のネットワークには 23 個の参照分子が含まれています。どちらのネットワークもストレスシグナル伝達反応と有意に関連していました。最も重要な転写調節因子には、ELK1/2/4 TFIIA、SMARCB、CREB1、および THRB が含まれます (追加ファイル 1: 図 S1 および追加ファイル 2: 図 S2 を参照)。私たちは、「初期」（MS）ストレッサーに応答して差次的に発現される遺伝子を使用して経路分析を繰り返しました。私たちの参考リストから合計 347 個の遺伝子が見つかりました。
ログ 2 フォールド変更
転写遺伝子名 Pr. Rsum c57 DBA FVB 129 Pfp -Value 1454655_at Dgkd 3,024.390 0.276 0.399 0.147 0.273 <1.00E-04 1450392_at Abca1 3,716.966 0.014 0.208 0.150 0.31 9 <1.00E-04 1416250_at Btg2 2,390.318 -0.346 -0.301 -0.161 -0.500 <1.00E-04 1416332_at Cirbp 3,963.875 -0.301 -0.086 -0.237 -0.335 <1.00E-04 1427663_a_at Clk4 3,977.651 -0.349 -0.215 -0.271 -0.127 <1.00E-04 1458518_at Cpeb2 2,642。 230 -0.336 -0.401 -0.247 -0.177 <1.00E-04 1451977_at Dyrk1a 4,954.256 – 0.133 -0.206 -0.235 -0.168 <1.00E-04 1421142_s_at Foxp1 3,977.517 -0.369 -0.264 -0.153 -0.143 <1.00E-04 1439717_at Gabrg3 5,191.066 -0.174 – 0.254 -0.169 -0.021 <1.00E-04 1422223_at Grin2b 4,777.728 -0.220 – 0.129 -0.225 -0.223 <1.00E-04 1438441_at Id4 3,829.228 0.313 0.324 0.290 0.046 <1.00E-04 1420931_at Mapk8 2,623.666 -0.158 -0.373 -0.1 64 -0.333 <1.00E-04 1425459_at Mtmr2 4,660.997 -0.283 -0.212 -0.165 -0.169 < 1.00E-04 1437660_at Nktr 5,633.677 -0.089 -0.008 -0.178 -0.226 <1.00E-04 1443970_at Ntrk3 3,929.819 0.261 0.388 0.117 0.254 <1.00E-04 1437213_at Nudt21 4,091.995 0.234 0.294 0.040 0.018 <1.00E-04 1453750_x_at Pitpnc1 5,481.080 -0.305 – 0.146 -0.065 -0.179 <1.00E-04 1418015_at Pum2 3,066.939 -0.032 -0.362 -0.146 -0.438 <1.00E-04 1428462_at Ppp2r5e 5,555.808 -0.212 -0.192 – 0.085 -0.273 <1.00E-04 1428905_at ラガ 2,709.505 -0.266 -0.447 – 0.169 -0.322 <1.00E-04 1421346_a_at Slc6a6 2,560.666 -0.421 -0.418 -0.238 -0.333 <1.00E-04 1420867_at Tmed2 2,172.246 -0.329 -0.291 -0.457 -0.250 <1.00E-04 1435770_at Tmx4 4,098.309 -0.197 -0.078 -0.313 – 0.140 <1.00E-04 1459737_s_at Ttr 1,229.204 0.678 0.186 0.074 0.376 <1.00E-04 1420833_at Vamp2 3,820.922 -0.133 -0.172 -0.256 -0.244 <1。 00E-04 1450308_a_at Xrn1 2,743.074 -0.175 -0.373 -0.340 -0.306 <1.00E-04 1420816_at Ywhag 1,838.774 -0.265 -0.294 -0.419 -0.362 <1.00E-04 1448219_a_at Ywhaz 3,773.496 -0.314 -0.283 -0.323 -0.252 <1.00E-04
母子分離ストレスプロトコルに応じて差次的に発現することが判明した遺伝子の概要。 P <1 × 10 という厳格なカットオフ-04そして、倍数変化の一貫した方向性を使用して、4 つの株すべてで差次的に発現していることを特定しました。表には、各株または 4 つの株のプローブ セット ID、遺伝子名、プロダクト ランク合計 (PR.Rsum) 値、log2 倍数変化、および PFP 値が示されています。
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ストレスによって変化したものを相互検証できるうつ病
並行して独立した mRNA 研究内の遺伝子
抑うつ行動は環境が整わないと起こります。
ストレス要因。 RankProd アルゴリズムと保守的な
評価には前述のカットオフが使用されました。
フリンダース感受性とフリンダースの mRNA の違い
抵抗のあるライン。その結果、715個がダウンレギュレートされていることが明らかになった
そして1,145の上方制御されたプローブセット。遺伝子のリストを取得するには
名前、取得されたプローブセットはその後判明しました
PANTHER [34] を使用して作成されました。プローブセットは、
501 の発現が下方制御され、727 の発現が上方制御される
遺伝子。合計 1,228 個の遺伝子が交差検証に使用されました
マウスの研究で。まず、ゲノムを調べました。
母性を奪われた動物とフリンダースの重複
図 2 各降圧プロトコルに応答して有意に変化した遺伝子の数を示すベン図。説得力のある発見は、限られた数の重複遺伝子（約 8.8%）であり、病因的に異なる分子機構が一致する一連の行動を支えていることを示唆しています。
IPAナレッジデータベース。 IPA はスコアが 40 を超える 3 つのネットを返しました。上位ネットワークの関連機能には、mRNA 転写後修飾、タンパク質合成、および細胞発生が含まれます。このネットワークは発達障害および神経障害に関連しており、使用される「初期」ストレス プロトコルとよく一致します。上位ネットワーク (追加ファイル 3: 図 S3 を参照) には、参照遺伝子セットからの 29 個の注目分子が含まれています。このネットワーク内で最も顕著に相互作用する遺伝子は、Yhwaz および Yhwag との遺伝子です。これらの遺伝子は、マウスとラットの両方を対象とした GENDEP プロジェクトのいくつかのプロテオーム研究およびトランスクリプトーム研究を通じて体系的に明らかにされているため、特に興味深いものです [12、13、17、22]。これらの遺伝子は、ストレス応答に関与する STK25 キナーゼとの直接的な相互作用を示します。 2 番目のネットワーク (追加ファイル 4: 図 S4) は、参照データセットからの 27 個の分子で構成されています。このネットワークは、NF-κB 複合体を中心としています。核因子κB (NF-κB) は、遺伝子発現、細胞ストレス応答、細胞増殖の制御に関与する遍在性の転写因子です。興味深いことに、NF-κB はサイトカイン (TNF-α や IL-1 など) を含むさまざまな刺激によって活性化されます。この発見は MDD の炎症仮説と一致しています [41-45]。
「内因性」うつ病モデルにおける遺伝子発現プロファイルストレス誘発性の「反応性」うつ病と先天性「内因性」うつ病モデルとの類似点を理解するために、初期ストレス（MS）と後期ストレス（UCMS）に応答して示差的に調節される遺伝子を、フリンダース感受性と耐性のmRNAの違いと比較しました。線。フリンダース系統は、次のような遺伝子動物モデルです。
ラインネズミ。母性を奪われたマウスで差次的に制御されている合計 350 の遺伝子のうち、ラットでも合計 65 個の遺伝子 (19%) が差次的に制御されていました。同じ比較を、UCMS に曝露されたマウスで差次的に発現される遺伝子で実行しました。合計 52 個の遺伝子 (11%) が、「後期」ストレス動物とフリンダース ラットの間で差次的に発現されました。説得力のある発見は、21 個の遺伝子がラットと初期および後期ストレスを受けたマウスの両方で差次的に発現しているということです (図 3)。これは
これらの遺伝子の多く (約 30%) も、内因性ラットのうつ病モデルにおいて差次的に制御されていました。先天性うつ病のような症状を示す別の生物におけるこれらの遺伝子の複製は、ヒトの病理に関与している可能性のある分子機構を示しています。
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そもそも初期ストレス動物と後期ストレス動物の間で共通に発現する遺伝子は 67 個だけであることを考えると、重要な遺伝的重複である。うつ病の遺伝モデルを使用した方法論的に異なる独立した研究での検証では、ストレス関連メカニズムと症候群関連メカニズムの間に重要な遺伝的重複があることが指摘されています。さらなる生物学的洞察を得るために、マウス内およびフリンダース感受性系統と耐性系統の間で両方のストレスに応答して大きく変化した遺伝子を、インジェニュイティの IPA システムを使用した分析に進めました。 21 個の遺伝子すべてが Ingenuity 参照データベースで見つかりました。 55% 以上の参照分子 (12/21) からなるスコア >40 の重要なネットワークが明らかになりました (図 4)。経路内の遺伝子の中で、4 つの遺伝子 (Ywhaz、Ppm1a、Nkfb、Mapk1) は特に興味深いものです。
は、GENEP のさまざまな「オミクス」調査で以前に報告されています [12、17、46-48]。
発見を人間に翻訳する
3 つのげっ歯類の研究すべてで差次的に発現した合計 21 の遺伝子から、15 のヒトオルソログが見つかりました。これら 15 個の遺伝子の発現は、Affymetrix HU95A オリゴヌクレオチド アレイ上の 21 個のプローブ セットによってタグ付けされています。 RankProd アルゴリズムを使用して、死後症例と対照間の発現を評価しました。合計 15 個の遺伝子のうち、VAMP-2 は、PFP <0.05 の誤検出率の予測を使用して複数の非独立テストの数を補正した後、大幅にダウンレギュレートされます (表 3)。私たちの研究では、小胞関連膜タンパク質 2 (VAMP-2: シナプトブレビン 2) 遺伝子が、すべてのげっ歯類の研究とヒトの研究で大幅に変化しています。
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表 3 すべての齧歯動物研究における収束遺伝子プローブセット ID 遺伝子シンボル RP/Rsum PFP P 値 1034_at TIMP3 10.3564 1.0512 0.6398 1035_g_at TIMP3 10.788 0.9069 0.7097 1235_at YWHAZ 8.1361 1.8677 0.2436 2018_at GJA1 10.6102 0.9224 0.6818 296_at TUBB2A 8.1718 1.4332 0.2493 297_g_at TUBB2A 10.38 0.9872 0.6438 32254_at VAMP2 9.7002 0.0024 0.5228 32531_at GJA1 5.6354 0.4128 0.018 32572_at USP9X 9.6037 1.0556 0.5049 32761_at SRRM2 11.6727 0.9074 0.8285 34387_at LPGAT1 10.5963 0.9769 0.6796 34642_at Y WHAZ 6.7492 0.8804 0.0766 36307_at ARC 8.5526 1.0273 0.3127 36760_at YWHAZ 9.8422 0.9712 0.5489 38211_at ZBTB20 8.6008 0.8204 0.321 387 10_at OTUB1 9.566 1.145 0.4978 39331_at TUBB2A 8.2579 1.2097 0.263 39725_at RBM39 10.946 0.888 0.7336 40096_at ATP5A1 8.5727 0.9088 0.3161 40125_at CANX 8.2587 1.0086 0.2631 968_i_at USP9X 11.0827 0.8662 0.7532
これらの遺伝子の発現プロファイルは、21 個のプローブ セットによってタグ付けされています。症例と対照の間の発現差は、複数の試験の数を対照するために0.05未満の偽陽性確率(PFP)を使用するRankProdアルゴリズムを使用して評価した。この表には、プローブ セット ID、遺伝子シンボル、RankProd 値、補正された PFP 値、および補正されていない値が示されています。ヒトの分析における複数の試験で補正を生き残った唯一の遺伝子は、VAMP-2 遺伝子です。
議論
この研究の主な目的は、3つの齧歯動物研究におけるうつ病の「反応性」モデルと「内因性」モデルのゲノム特徴を比較し、これらの発見をヒト研究に翻訳することでした。私たちは、うつ病の 3 つの動物モデルすべてが、分子機構の相違を示すほぼ独自の遺伝子発現プロファイルを持っていることを発見しました。それにもかかわらず、少数の遺伝子セットが各パラダイムにわたって、またうつ病患者の死後の脳組織において一貫して調節不全を起こしており、これがこの障害への最終的な共通経路を示している可能性がある。
うつ病の「内因性」モデルと「反応性」モデルの遺伝子発現プロファイル
私たちの仮説および以前の発見と一致して、うつ病の「反応性」モデルの両方の遺伝子発現プロファイルは、「内因性」モデルとは大きく異なりました。興味深いことに、これはどの「反応性」うつ病パラダイムを比較するかによって異なりました。初期またはストレス「反応性」モデルでは、遺伝子の 19% が
内因性モデルでは、後期ストレスの「反応性」モデルでは、重複はわずか 11% とかなり低かった。驚くべきことに、我々の 2 つの「反応性」モデルのゲノム特徴は、「内因性」モデルよりも互いに異なっており、2 つのパラダイム間で共有される遺伝子は 9% 未満でした。これは、2 つの異なるモデルが異なる生物学的メカニズムを通じてマウスにうつ病のような行動を引き起こすことを示唆しています。興味深いことに、遺伝子経路解析により、神経発達障害に関連する「初期」ストレスを受けた動物のより重要なネットワークと、細胞ストレス応答および細胞シグナル伝達に関連した「後期」ストレスを受けた動物のネットワークを含む、もっともらしい機能ネットワークが得られました。総合すると、我々の結果は、早期にストレスにさらされると、神経発達メカニズムに関連する経路に属する遺伝子の発現が調節されることを示唆しています。これらの変化は、個人がその後のストレスにさらされたり、人生の後半での薬理学的および行動的介入への反応を条件付けする可能性がありますが、その方法はまだ明らかではありません。逆に、遅発性ストレスは主に脳の神経化学に作用し、神経新生やアポトーシスなどの神経化学関連メカニズムのカスケード効果を介して神経構造変化が起こる可能性がある[49]。
3 つのパラダイムすべてにわたって遺伝子は異なって制御される我々のうつ病の 3 つの動物モデルはそれぞれ大きく異なる遺伝子発現プロファイルを示しましたが、一連の遺伝子は 3 つのパラダイムすべてにわたって異なって制御されていました。これらの遺伝子の経路解析により、Ppm1a、Ywhaz、Nkfb、Mapkを含む遺伝子ネットワークが明らかになりました。
4 つの遺伝子はすべて、MDD の病因と治療への反応の両方に関与しているため、この障害への最終的な共通経路を表す可能性があります。我々は以前、ppm1a の発現が抗うつ薬ノルトリプチリンによって大幅に調節されることを報告しました。我々はまた、この遺伝子のヒトオルソログ（PPM1A）におけるいくつかの一塩基多型が、並行したヒト薬理遺伝学的研究において同じ薬剤に対する反応を予測することを示した[46]。チロシン 3-モノオキシゲナーゼ/トリプトファン 5-モノオキシゲナーゼ活性化タンパク質 (Ywhaz) は、いくつかの GENDEP 研究を通じて体系的に明らかにされており、MDD の現在の説明モデルである細胞増殖と神経新生に役割を果たしています [50-54]。さらに、JNK1 および p38 MAPK の活性化を調節することにより、IRS1 タンパク質および MAPK 経路と相互作用します。JNK1 および p38 MAPK はどちらも系統的にうつ病のメカニズムに関連しています [52-56]。最後に、Nfkb 遺伝子は末梢炎症と広く関連しており、MDD の炎症仮説と一致しています [57]。
動物と人間の融合遺伝子
動物モデルは、関連する疾患へのアクセスを可能にするため、気分障害の研究にとって魅力的な提案です。
マルキら。 BMC 医学 2014、12:73 ページ 11/14 http://www.biomedcentral.com/1741-7015/12/73
脳組織を制御し、環境条件を制御します。しかし、精神疾患の性質と特徴を考えると、これらの疾患には人間でしか研究できない側面があります。そこで我々は、齧歯類の研究から得られた収束遺伝子セットを、うつ病の症例と対照のヒト死後mRNA研究に対応させて翻訳することを試みた。 1 つの遺伝子、VAMP-2 遺伝子は、ヒトでの研究で複数の検査を補正した後でも、大幅に下方制御されたままでした。小胞関連膜タンパク質 (VAMP-2; シナプトブレビン 2) は、シナプス前細胞膜での伝達物質放出の分子調節に役割を果たします。スタンレー財団の脳コレクションのマイクロアレイ解析を組み合わせた結果、統合失調症と双極性障害の両方で VAMP-2 の発現が変化していることが判明した [58]。さらに、他のいくつかの研究では、この遺伝子がAxis-I精神疾患および抗うつ薬治療反応に関与していることが示されている[59-62]。以前の研究では、長期の抗うつ薬治療と反復的な電気けいれん療法（ECT）後のラットの前頭皮質でVAMP2/シナプトブレビン-2遺伝子が増加することも示されているが、この発見は一貫して再現されていない[63、64]。
意味するところ
私たちの研究結果が再現されれば、MDD の個別化医療とこの疾患の症例対照研究の両方に広範囲に影響を与える可能性があります。
私たちの発見は、病因因子（近位ストレッサーや遠位ストレッサーなど）を使用して、特定の患者に作用する分子メカニズムを示し、最も効果的な治療法を選択できる可能性があることを示唆しています。実際、いくつかの研究は、近位ストレスと遠位ストレスが抗うつ薬に対する反応を予測することを示しています。興味深いことに、離婚や失業などの近位ストレス要因は良好な反応と関連付けられています[3]が、幼少期の虐待など遠位ストレス要因はあまり好ましくない結果と関連しています[5]。私たちの結果は、これらの矛盾した発見が、早期ストレス因子と後期ストレス因子によって引き起こされる「反応性」うつ病の根底にある多様な分子機構によって説明される可能性があることを示唆しています。それにもかかわらず、この仮説を検証するには、臨床サンプルでのさらなる研究が必要となるでしょう。
横たわっているうつ病における分子機構の不均一性は、多大な努力にもかかわらず、うつ病のゲノムワイド関連研究(GWAS)がまだMDDとの統計的に有意な関連性を特定していない理由を説明できる可能性がある[65]。これと同じ不均一性は、非常に大規模な GWAS、NEWMEDS を含む、MDD の薬理遺伝学的研究からの知見が不足していることも説明できる可能性があります [66]。横たわる MDD の分子機構がストレスに応じて異なる場合、ストレスを受けた人とストレスを受けていない人の治療に対する反応は、異なる遺伝的変異によって予測される可能性が考えられます。これに沿って、いくつかの研究で遺伝的影響が示されています。
変異とストレスは抗うつ反応に相互依存的な影響を及ぼします[67]。
私たちの発見は、うつ病の不均一性を強調する一方で、少数の遺伝子セットがうつ病への最終的な共通経路に関与している可能性があることも示唆しています。 MDDにおけるこれらの遺伝子の役割について確固たる結論を引き出す前に、臨床サンプルのさらなるトランスクリプトーム研究でこれらの発見を再現する必要があります。しかし、それらが成功すれば、最終的な共通経路の存在により、新規抗うつ薬の開発に刺激的な展望がもたらされることになる。実際に、MDD の不均一性が治療反応の個人差を説明するのであれば、この最後の共通経路を標的とする潮汐抑制薬が、病因に関係なくすべての患者に効果があることが証明される可能性が考えられます。
制限事項
私たちの調査結果は、いくつかの重要な制限を考慮して検討する必要があります。
まず、研究では 4 つの異なるサンプルからの全ゲノム遺伝子発現データを使用しました。このアプローチにより、種を超えて統合的な分析を実施し、げっ歯類からヒトまでの結果を翻訳することができましたが、それはまた、分析が複数のテストの対象となることを意味しました。偽陽性所見のリスクを防ぐために、分析内および分析全体の両方で厳しいしきい値を使用しました。それにも関わらず、このようなアプローチを採用すると、偽陰性の数が増大する可能性があります。したがって、我々の発見を確認するには、より大きな独立したサンプルで我々の結果をさらに再現する必要があります。
第二に、我々のげっ歯類モデルは海馬における遺伝子発現のみに焦点を当てており、扁桃体などのMDDの神経生物学に関係するさらなる脳構造は含まれていませんでした。さらに、解析時点では限られた公開のヒトうつ病海馬転写物アレイデータが利用可能であったが、これは、我々の人体研究では、異なるが依然として疾患に関連する脳領域（前頭前皮質）から収集された遺伝子発現データを使用したことを意味する。したがって、異なる脳領域の使用により、我々の研究のヒト部分で偽陰性が生じた可能性が考えられます。したがって、私たちの発見は、動物と人間の両方のサンプルのさらなる脳領域で確認する必要があります。
最後に、げっ歯類は人間の研究でのみ完全に調査できる精神疾患の複雑な特徴を捉えていないことに注意することが重要です。それにもかかわらず、疾患に関連する脳組織へのアクセスや環境条件の制御を可能にする動物モデルには多くの利点があります。現在の研究では、いくつかの独立した動物研究を使用して統合分析を実施し、疾患に関連するがヒトの異なる脳領域での結果を翻訳することにより、動物とヒトの両方の研究の可能性を最大限に引き出すことを試みました。
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結論
遺伝的危険因子と環境的危険因子の異なる組み合わせからなる、MDD への複数の因果経路が存在することは広く受け入れられている[67]。しかし、これらの因子が MDD の根底にある単一の分子機構に収束しているのか、それとも MDD が複数の原因因子と異なる分子機構を備えた不均一な疾患群から構成されているのかは不明のままです。私たちの調査結果は、これらの仮説の両方を裏付けるものです。動物モデルを使用して、ストレスの存在とタイミングがうつ病行動の根底にある明確な分子プロセスを決定することを示しました。しかし、我々はまた、各ストレスパラダイム全体にわたって、またうつ病患者の死後脳組織において、この障害への最終的な共通経路を示唆する、一貫して調節不全となっている少数の遺伝子セットも特定した。これらの遺伝子には、MDD、双極性うつ病、統合失調症を含むAxis-I障害および抗うつ薬治療反応と以前から関連している遺伝子であるVAMP-2が含まれていた。
MDD への病因経路を注意深く検討することは、この障害の不均一性を分析し、治療に対する反応を理解して予測するための鍵となる可能性があります。それにもかかわらず、MDD の異なる病因を統合する最終的な共通経路は、一部の患者だけでなくすべての人に効果的な新規治療の標的を提供する可能性があります。
追加ファイル
追加ファイル 1: 図 S1。 UCMSプロトコルに応答して差次的に発現される遺伝子から得られる遺伝子ネットワーク。最も重要なネットワークは、予測不可能な慢性軽度ストレスに応答して差次的に発現される遺伝子の Ingenuity Pathway Analysis ソフトウェアから返されました。このネットワークは 29 個の参照分子で構成されており、細胞ストレス応答と大きく関連しています。
追加ファイル 2: 図 S2。 UCMS プロトコルに応答して差次的に発現された遺伝子から得られた 2 番目の遺伝子ネットワーク。予測不可能な慢性軽度ストレスプロトコルに応答してマウス研究で差次的に発現された遺伝子について、Ingenuity Pathway Analysis ソフトウェアによって返されたスコア > 42 の 2 番目の重要なネットワーク。この経路には 23 の参照分子が含まれており、細胞ストレス応答にも関連しています。この経路は ELK 複合体ハブを中心としており、VAMP-2 複合体とその N 型カルシウム チャネルおよびカリウム チャネルとの関連を示すため、特に興味深いものです。
追加ファイル 3: 図 S3。母子分離プロトコルに応じて差次的に発現される遺伝子から得られた遺伝子ネットワーク。最も重要なネットワークは、母子分離抑制プロトコルに応答して差次的に発現される遺伝子の Ingenuity Pathway Analysis ソフトウェアから返されました。特に興味深いのは、Yhwaz 参照分子の存在です。 Yhwaz 遺伝子は、いくつかの動物研究で体系的に明らかにされており、エキソサイトーシスまたはシナプスタンパク質のリン酸化を調節することによってドーパミンの神経伝達に影響を与えることが示されています。この経路は 29 の参照分子で構成され、細胞ストレス応答に関連しています。
追加ファイル 4: 図 S4。母子分離プロトコルに応じて差次的に発現される遺伝子から得られた第 2 遺伝子ネットワーク。マウスの母性分離プロトコルに応答して差次的に発現される遺伝子の Ingenuity Pathway Analysis ソフトウェアから返された 2 番目の経路。この経路には 27 個の参照分子が含まれており、NF-κB ハブを中心としています。パスウェイが関連付けられています
細胞増殖に伴い、NF-κB ハブが炎症に関連していることが以前に判明しています。細胞質複合体の核移行によるNF-κB転写ファミリーの活性化は、炎症において中心的な役割を果たしている[68]。ヒトを対象とした研究では、幼少期のストレスが増加したMDD患者は心理社会的ストレスに対する炎症反応性の亢進を示すことが示されている[69]。
略語
と：コントロール; DFP: フルオロリン酸ジイソプロピル; FDR: 誤検出率。 FRL: フリンダー耐性ライン。 FSL: フリンダース センシティブ ライン。 GWAS: ゲノムワイド関連研究。 HIP: 海馬。 IPA: 創意工夫経路分析。 MDD: 大うつ病性障害。 MS: 母子分離。 PFP: 偽陽性の割合。 PND: 出産後の日。 RMA: 堅牢なマルチチップ平均化。 RP: ランク製品。 SSRI: 選択的セロトニン再取り込み阻害剤。 TCA: 三環系抗うつ薬。 UCMS: 予測できない慢性的な軽度のストレス。
競合する利益
ピーター・マクガフィン教授、エンリコ・ドメニチ博士、ルシア・カルボニ博士は、ロシュやグラクソ・スミスクラインなどの製薬会社から専門家委員会に参加することでコンサルタント料と謝礼金を受け取った。他のすべての著者は、生物医学的な経済的利益や利益相反の可能性を報告していません。
著者の寄稿
KM と RK はデータを分析し、研究を考案しました。 MGT と AL は、分析と方法のセクションに貢献しました。 ED と LC はフリンダース ラットに関する研究を実施し、原稿の改訂に貢献しました。 RUはデザインに参加しました。 PM は GENDEP PI で改訂に貢献し、LS はマウス研究を実施して原稿を改訂しました。著者全員が原稿の最終版を読んで承認しました。
謝辞
ゲノムベースのうつ病治療薬研究は、欧州委員会フレームワーク 6 助成金、EC 契約参照番号: LSHB-CT-2003–503428 によって資金提供されました。精神医学研究所のメンタルヘルス生物医学研究センター、キングス・カレッジ・ロンドンおよびサウス・ロンドン、モーズリー国立保健サービス財団信託（英国保健省国立衛生研究所が資金提供）およびグラクソ・スミスクラインが資金提供により寄付-ロンドンセンターのプロジェクトについて。ウーハー博士は、カナダ研究椅子プログラム (http://www.chairs-chaires.gc.ca/) によって支援されています。 RK は、MRC Population Health Scientist Award (MR/K021281/1) によって支援されています。
著者詳細
1キングス・カレッジ・ロンドン、MRC 社会遺伝発達発達精神医学センター、精神医学研究所、SGDP 研究センター (PO80)、デ・クレスピニー・パーク、デンマーク・ヒル、ロンドン SE5 8AF、英国。2英国ヨークのヨーク大学心理学部。3英国ノッティンガム、ノッティンガム大学クイーンズ メディカル センター。4イタリア、ボローニャのボローニャ大学、母校スタジオルム薬学およびバイオテクノロジー学部。5イタリア、ヴェローナのグラクソ・スミスクライン医薬品研究センター、神経科学創薬センター・オブ・エクセレンス。6現在の住所: 医薬品研究および初期開発、F. ホフマン – ラ ロシュ、バーゼル、スイス。7カナダ、ニューサウスウェールズ州ハリファックスのダルハウジー大学精神科。
受理日: 2013 年 11 月 13 日 受理日: 2014 年 4 月 10 日
発行日: 2014 年 5 月 7 日
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土井:10.1186/1741-7015-12-73
この記事を次のように引用します: Malki et al.: 内因性および反応性うつ病サブタイプの再検討: 動物と人間の統合的研究は、大うつ病性障害の根底にある複数の異なる分子機構を示唆しています。 BMC医学 2014 12:73。
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