Identifying therapeutic targets for dystonia

Research Project

Project/Area Number	20K07904
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 52020:Neurology-related
Research Institution	The University of Tokushima
Principal Investigator	宮本亮介徳島大学, 病院, 特任講師 (90571050)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	梶龍兒徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 特命教授 (00214304) 後藤恵立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (50240916) 森垣龍馬徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 特任准教授 (70710565)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000) Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords	ジストニア / dystonia / dopamine D1 receptor / striosome / D1レセプター / genetics / mouse model
Outline of Research at the Start	ジストニアに対する新たな治療法開発のためには、治療ターゲットを同定する必要がある。我々は、isolated dystoniaにおける新規原因遺伝子(DYS-XX)を同定し、剖検脳において線条体のストリオソームのドパミンD1受容体陽性細胞(striosomal D1 cell)の選択的脱落を確認した。本研究では、(1)DYS-XX遺伝子改変マウスの線条体の免疫組織学的解析、(2)DYS-XX変異の及ぼす影響の生化学的解析、(3)多数のDNAサンプルでのDYS-XX変異スクリーニング、(4)PETを用いた、DYS-XX変異保有者における線条体D1 cell脱落の証明を行う。
Outline of Annual Research Achievements	ジストニアは反復する体のねじれ、姿勢異常を来す神経変性疾患であり、国内に約2万人の患者が存在する。ジストニアの根治療法は存在せず、2015年には遺伝性ジストニアが指定難病となった。対症療法としてボツリヌス毒素注射、抗コリン薬内服、脳深部刺激術などがあるが、これらの治療にもしばしば抵抗性であり、新たな治療法が希求されている。しかし、ジストニアの根本的病態はいまだ不明であり、治療ターゲットとなるべき機能解剖学的部位が同定されていないことが、治療法開発において大きな障壁となっている。線条体は、ストリオソームとマトリックスという機能的に異なる二つのコンパートメントで構成される。我々は、コンパートメント構造に注目し、ジストニア研究を継続してきたが、最近、isolated dystoniaの3家系において、新規原因遺伝子DYS-XXを同定し、さらにDYS-XX変異保有患者の剖検脳において、線条体のstriosomal D1 cellの選択的脱落を確認した。本研究期間に、DYS-XXの核内移行への影響、半減期の変化、転写活性の変化について検討し、核内移行は保たれること、半減期と転写活性の変化が生じることを確認した。この検討により、同定した遺伝子変異が転写に対して病的な影響を与えることが示された。また、8週齢、20週齢のDYS-XXGFP/wtマウスの脳における、GFPの線条体コンパートメント内での発現パタンと、抗D1R・抗D2R抗体を用いた染色による、ヒト剖検脳と同様のstriosomal D1 cellの選択的脱落の有無について検討したが、有意な変化を認めず、またジストニアphenotypeも確認できなかった。現在、患者で認めたミスセンス変異を CRISPR-Cas9 によりノックインした遺伝子改変マウスを作成中であり、この新しい動物モデルの線条体病理を解析する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason DYS-XXの生化学的検討を行い、異常所見を見出した。DYS-XXGFP/wtマウスの脳では異常を検出することができなかったが、患者で認めたミスセンス変異をCRISPR-Cas9 によりノックインした遺伝子改変マウスを作成しその線条体を解析する方針に転換した。また、患者由来iPS作製を行い、今後medium spiny neuronにconvertして、その細胞においてDYS-XXとD1Rとの関連を解析する。以上によりおおむね順調に進展していると評価した。
Strategy for Future Research Activity	患者で認めたミスセンス変異を CRISPR-Cas9 によりノックインした遺伝子改変マウスを作成中であり、この新しい動物モデルの線条体病理を解析する。また、患者由来iPSをmedium spiny neuronにconvertして、その細胞においてDYS-XXとD1Rとの関連を解析する。ジストニアDNAサンプルでの変異スクリーニングを継続する。