| Project/Area Number |
21K07281
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 51030:Pathophysiologic neuroscience-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
西本 祥仁 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (30398622)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芝田 晋介 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 訪問教授 (70407089)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 筋萎縮性側索硬化症 / RNA結合タンパク質 / ゲノム編集 / ノンコ―ディングRNA / 核膜変性 / FUS / ALS / ゲノム編集マウス / DigiGait解析システム / 核内RNA / ノンコーディングRNA / 核膜タンパク質 / 核内ＲＮＡ / 長鎖ノンコーディングRNA / パラスペックル / DigiGait 解析システム / 核酸医薬 |
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| Outline of Research at the Start |
神経変性疾患とRNAノンコーディング領域の関連性はこれまで数多く報告されてきた。ALSにおいてもC9ORF72のGC-rich配列のリピートやパラスペックル(NEAT1長鎖ノンコーティングRNAを芯とする)の発現が発見されたが, 治療法の実現には至っていない。本研究では、
1）ALSゲノム編集モデルマウスにおけるALSに関連するRNA代謝異常の病態再現
2) ALSに関連するとりわけ核内の各種RNA代謝変化の人為的調節がモデルマウスの生存にどのような影響を及ぼすか, の2点を解明する。
本研究の創造性は独自の視点をもってRNA代謝異常に対する新規治療開発までを到達目標としている点にあるといえる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
計画1および2の「ゲノム編集技術によるFUS変異ノックインマウスの作成と評価」「FUS変異マウスにおけるRNA代謝異常変化の評価」については、計画通りに研究が遂行され、ALSモデルマウスの作成に成功した。すなわちうヘテロ変異マウスの前肢および後肢の運動機能に14月齢時点で有意な低下を認め、脊髄組織の表現型解析としても、ヘテロ変異体の前角内の運動神経細胞数の減少、核膜の形態変化も定量的測定と解析評価を明らかにした。さらに新たに見出された所見であるモデルマウスでの核膜変性の分子生物学変化を明確に同定するため、ALS患者由来のヘテロFUS変異体を有するiPS細胞、健常者ドナー由来iPS細胞から人為的に作成したホモFUS変異体を有するiPS細胞をもとに運動神経細胞を誘導し、RNA-seqの発現解析を実施した。その結果、核膜構造タンパク質および核膜内機能性タンパク質のRNA発現異常を同定し、形態学的な核膜変性に伴う分子機序の解明に至った。本成果は「Multiple lines of evidence for disruption of nuclear lamina and nucleoporins in FUS-ALS.」として、査読で助言された追加実験を完了して、本年度 Brain誌に報告した。(DOI: 10.1093/brain/awae224)
続けて計画していた「ALS特異的なRNA代謝異常の阻害による生体内効果の検討」については、「筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態に関連する分子メカニズムの解明と効果的薬剤標的を同定するための臨床研究」として慶應義塾大学医学部 倫理委員会で臨床研究承認を得た上で、至適条件で生体試料を得てALSに特異的なノンコ―ディングRNAのこれまで知られてこなかった生化学的変化をすでに見出している。ALSの治療法につながる次なる研究成果へとつなげたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ゲノム編集技術を応用して疾患モデルとして望ましい条件でのノックインマウスを作成し、その表現型の再現、iPS細胞由来の運動ニューロンを用いた解析によって核膜変性に伴う機序解明に分子学的にアプローチすることができた。本研究分野において一定の評価を得られているBrain誌に採択、発表されたことにより、今後多くの研究に本モデルマウスが活用されることが期待される。また核膜関連分子に焦点をしぼることにより、ALS病態の本質となる分子異常に迫ることができた。その結果、ALS治療の分子標的となりうる特定のRNA種とその特異的生物学的異常を見出すきっかけを得ることができた。ALSの研究分野において挑戦的かつ実際の臨床治験につながる創薬研究を今後進めていくための足がかりを今回の科学研究費助成事業により実現することができた点で、当初の計画以上の成果を挙げられたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2025年度は今回の論文で発表した成果をもとに、核膜機能異常に関連するALSにかかわる分子機構についての研究を推進していく。とりわけRNA品質の調節障害に関する新たな知見を得ており、現在 論文投稿中である。さらに対象となるノンコ―ディングRNAの分子変化、生化学的変化についても予備実験ではダイナミックな変化を認めており、今後 ALS患者から得られる血清、髄液、脳および脊髄組織を含めた生体試料と患者由来のiPS細胞および分化運動ニューロン、モデルマウスを用いながら、次世代シークエンス技術を応用して病態機序の詳細と本質に迫っていく計画を立て研究を遂行中である。その過程で、米国Harvard medical school、University of Pennsylvania、東京大学、東北大学とすでに共同研究体制を確立している。2025年度以降も新規の医薬によって制御するための分子標的となりうるALS特異的な変化を同定することを目標として、研究を引き続き継続していく。
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