Multifaceted functional analysis of endothelial amyloid precursor protein metabolites and their application to clinical markers

• Project/Area Number: 21H02831
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52010:General internal medicine-related
• Research Institution: Fukushima Medical University
• Principal Investigator: 北爪 しのぶ 福島県立医科大学, 保健科学部, 教授 (80301753)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小島 隆生 福島県立医科大学, 医学部, 准教授 (50807469)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2022: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2021: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
• Keywords: 血管内皮細胞 / APP / Aβ / アルツハイマー病 / アミロイドβ / 血液凝固 / 血小板 / バイオマーカー

Outline of Research at the Start

神経細胞のアミロイド前駆体タンパク質(APP)695から産生されるアミロイドβペプチド(Ａβ)は脳内実質に蓄積することで、アルツハイマー病(AD)の原因となる。申請者らは、血管内皮細胞にアミノ酸数の異なるAPP770が発現することを見出した。本研究では、モデル動物や臨床検体を用いて血管内皮型APPのAD発症に果たす病的役割、血液凝固の阻害機構、血管内皮障害マーカーとしての有効性を明らかにすることを目的とした多面的研究を展開することで、認知症、血液凝固や血栓形成の調節機構、心筋梗塞や脳梗塞を発症した患者をフォローアップ可能なバイオマーカー開発といった多方面において効率的かつ戦略的な研究を進める。

Outline of Annual Research Achievements

申請者らは、血管内皮細胞にアミノ酸数の異なるAPP770が発現することを見出した（J. Biol. Chem. 285, 40097, 2010：申請者が筆頭著者）。そして、これまでAD研究に携わってきた経験（EMBO Mol. Med. 15, 175, 2015：申請者が責任著者）を生かして血管内皮型APP770発現マウスを作出し、脳内血管に Ａβが蓄積することを確認した(Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. under external review)。一方で、切断されたsAPP770は血小板に多量に含まれ、凝固阻害活性を持つことや血管内皮障害のマーカーとなり得ることを見出した（J. Biol. Chem. 287, 40817, 2012：申請者が責任著者；J. Biol. Chem. 295,13194, 2020：申請者が責任著者; 特許番号6093943）。本研究では、モデル動物や臨床検体を用いて血管内皮型APPのAD発症に果たす病的役割、血液凝固の阻害機構、血管内皮障害マーカーとしての有効性を明らかにすることを目的とした多面的研究を展開する。
2023年度は、高齢化したEC-APP770+:AppNLF/NLFおよびAppNLF/NLFマウス脳を生化学的に比較解析し前者にAb40が蓄積すること、これを抗Aβ抗体でエンリッチ出来ることを明らかにしたので、今後このAβの性状解析を進めていく。また、血管内皮型APP770が血管内皮細胞の細胞外小胞に含まれ、細胞から分泌されるsAPP770と異なる糖鎖修飾を受けていることも明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究はマウスを繁殖させ、必要数を得て高齢化させないといけないところが時間を使う部分であるが、来年度までには肝となる解析部分を終えたいと考えている。

Strategy for Future Research Activity

高齢化したEC-APP770+:AppNLF/NLFの血管にAβ40が蓄積することに伴い、細胞外マトリックスに生じている種々の変化を統計的に解析し、これがヒトのAD病態でも起きている化否かも確認し、論文化を目指すと共に血管内皮細胞から分泌されるsAPP770が血小板の機能を調節する役割について分かってきたことを再確認し、論文化を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Endothelial expression of human amyloid precursor protein leads to amyloid β in the blood and induces cerebral amyloid angiopathy in knock-in mice (2022)
  • Author(s): Tachida Yuriko、Miura Saori、Muto Yui、Takuwa Hiroyuki、Sahara Naruhiko、Shindo Akihiro、Matsuba Yukio、Saito Takashi、Taniguchi Naoyuki、Kawaguchi Yasushi、Tomimoto Hidekazu、Saido Takaomi、Kitazume Shinobu
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: - Issue: 6 Pages: 101880-101880
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2022.101880
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Recent advances in the modeling of Alzheimer’s disease. (2022)
  • Author(s): Sasaguri H, Hashimoto S, Watamura N, Sato K, Takamura R, Nagata K, Tsubuki S, Ohshima T, Yoshiki A, Sato K, Kumita W, Sasaki E, Kitazume S, Nilsson P, Winblad B, *Saito T, *Iwata N, *Saido TC
  • Journal Title: Frontiers in Neuroscience Volume: 16 Pages: 8074743-8074743
  • DOI: 10.3389/fnins.2022.807473
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research