日本生物学的精神医学会誌 34 巻 4 号（2023）/Japanese Journal of Biological Psychiatry Vol.34, No.4, 2023

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MINI REVIEW・第 11 回若手研究者育成プログラム奨励賞

大規模行動表現型データ収集に基づく精神神経疾患モデル動物研究の転換
ベナー聖子
モデル動物の「行動」からヒトの複雑な精神機能を理解しようとす

，遠藤

1，2）

俊裕 ，山末
3）

英典

2）

団（最多 8 匹）の行動を，半年以上自動追跡し続けている。

るアプローチは，現代の生命科学における壮大な挑戦の 1 つである。

臨床研究においても，精神神経疾患には有用なバイオマーカーが不しかしながら，特にげっ歯類を対象としたその方法は，半世紀ほど前足しており，客観性，定量性の高い診断は未だ困難である。動物研究から続く極端に単純化された試験系に未だ強く依存しており，実験者においてはなおさら，その行動特性をいかに効率的に，広範囲に，長。モデル動物期的に，正確に解釈する技術を確立できるかが重要である。行動からの行動研究は，明らかに自動化・無人化に向けた技術革新が必要であの脳の理解，そしてその動物種を超えたトランスレーションという挑り，それによって得られる大規模行動表現型データはモデル動物研究戦において，まずは行動実験の自動化，大規模行動表現型データを用の常識を大きく変えるだろう。

いた研究への転換が必要不可欠である。今後の展開として，①生理学の手技や性別によっても結果が著しく左右される

2，4，5）

行動実験の自動化には下記の意義がある。第一に，データ生産性の的データの長期自動取得技術（バイオテレメトリ）との統合，②精神向上。これまで手作業で 1 匹ずつ行われてきた旧来手法と比べ，数神経疾患モデル動物の大規模表現型データベースの構築，③客観性と十匹以上を対象に，多数のセンサから 24 時間不断で大量のデータが解像度の高い表現型分類情報を用いたバイオマーカー探索と病態・病収集できる。そして，その客観性の高い大規模表現型情報から，仮説因の解明，④自動行動試験法の国際的な標準化，ガイドライン化をめに依存しないデータ駆動型研究を実現できる。第二に，データの信頼ざしている。

性・解釈可能性の向上。動物にとって強いストレスとなる実験者との本研究は，各所属機関の動物実験委員会の承認のもと，動物実験のを排除することで，より再現性の高い行動データが得られる。

実施に関する法令，ガイドライン，3R の原則を遵守して実施されて接触

11，14）

また，同一指標を反復的・長期的に継続観察することで，それが偶発的な現象ではないことを証明できる。
現在，動物の個体識別や移動，滞在，選択行動等を自動で読み取る技術（センサ）が普及している。そのようなセンサ類や，連動するアクチュエータ（自動給餌・給水器等）を実験動物の飼育環境中に複数設置し，行動データを 24 時間 365 日全自動収集するアプローチ（automated home-cage monitoring：AHCM）が欧米で注目されている。特に無線的個体認識技術（radio frequency identification：RFID）

8，12）を用いた AHCM システムには下記の強みがある。第一に，マイクロチップ（φ2.12 × 12 mm）を用いた確実な個体識別により，集団飼育環境において個体ごとの行動を正確に追跡できる。EU 指令 にも強3）調されているよう，現在実験動物に対し，より自然で認知的刺激の多い集団飼育環境下での実験の標準化が強く求められている。第9，10，13）

二に，他のセンサ情報と連動させ，動物がいつ，どこで，どのような行動を選択したかをミリ秒単位で検出できる。これにより，自発7，10）

行動から高次脳機能に基づく複雑な行動までを，画像・動画のような重いデータ容量を使わず，低コストで長期間にわたり記録し続けることができる。
筆 者 ら は，RFID ベ ー ス の AHCM シ ス テ ム IntelliCage（TSESystems 社）を用いた研究を実践し，マウスにおいて，自閉スペ1，6）クトラム症（autism spectrum disorder：ASD）の診断基準となる中核的症状「社会的コミュニケーションの障害」と「行動や考えの強いこだわり」に加え，「感覚の特性」，「記憶」，「睡眠障害」など周辺的症状を含めた，より広範な ASD 関連表現型解析をめざした試験系を確立した。これを用いた，既存の ASD モデルマウス 8 系統の表現型解析や，ASD 治療薬候補の薬効評価では，各々に特徴的な行動表現型を見いだしている（第 44 回日本神経科学大会，
BPCNPNPPP4）。また，よりスケーラビリティの高いデータ収集システムを構築すべく，独自開発の RFID デバイスを用いた新たな AHCM 試験系を開発している。
この試験系は，動物種を問わず，居住空間の形状や大きさにかかわらず使用でき，個体の位置情報や生活イベントを絶え間なく収集し続けられる。このデータをもとに，活動量，概日リズム，嗜好性，個体間近接度の評価指標を確立し，小型霊長類での応用例として，18㎡床面積× 2.5m 高の空間で放し飼いにしているコモン・マーモセットの集

著者所属：1）国立環境研究所 環境リスク・健康領域
2）浜松医科大学医学部 精神医学講座
3）フェノバンス合同会社

いる。開示すべき利益相反はない。
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