多系統萎縮症モデルマウスを用いた画期的ミクログリア標的療法の開発

• Project/Area Number: 21K07438
• 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: Kyushu University
• Principal Investigator: 松瀬 大 九州大学, 医学研究院, 助教 (70596395)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 浩雄 九州大学, 大学病院, 特任講師 (00701830) ; 真崎 勝久 九州大学, 大学病院, 講師 (90612903)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 多系統萎縮症 / αシヌクレイン / オリゴデンドログリア / ミクログリア / モデルマウス / バイオマーカー / 多系統萎縮 / α-Synuclein

Outline of Research at the Start

多系統萎縮症（MSA）は小脳、錐体外路、自律神経、錐体路障害などをきたす難治
性の神経変性疾患であり、オリゴデンドログリアに凝集したα-Synuclein（αSyn）が蓄積しglial cytoplasmic inclusion（GCI）を形成する。私たちはすでに、オリゴデンドログリア特異的にヒト変異αSynA53Tを任意の時期に発現するMSAモデルマウスを作成しており、予備実験でミクログリアのあるサブポピュレーションが病態増悪に関与する結果を得ている。
本研究では、病態に関与するミクログリアのサブポピュレーションを解析し、患者サンプルでも検証するとともに、新規治療薬の開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

私たちはtet-offシステムを利用し、オリゴデンドログリア特異的にヒト変異α-SynucleinA53Tを任意の時期に発現する多系統萎縮症（MSA）モデルマウスを作成しており、髄鞘完成後の成熟期以降に発現させると小脳失調を主徴とするMSA-C様病態に移行する。本モデルではarginase-1陽性ミクログリアの顕著な活性化、TLR2の発現増加、コネキシン(Cx)群の広汎な脱落をすでに確認している。また、本モデル動物においてヒト変異α-SynucleinA53Tを発現させ、発症直後に発現を停止させると、機能的にも病理学的にもほぼ正常コントロールと近いレベルまで改善することが分かった。一方で発症約1か月後にヒト変異α-SynucleinA53T発現を停止させた場合は、機能的、病理学的改善は部分的にとどまり、残存することが分かった。一方でCSF1R阻害薬にてミクログリアの一部を除去すると、運動症状、組織学的所見はむしろ悪化することが分かった。CSF1R阻害薬使用群と非使用群のマウスからCd11b陽性ミクログリアをMagnetic cell sorting法にてsortし、single cell RNA sequencingを行って解析を行った。その結果、特定のサブグループのミクログリアに明らかな変化がみられることが分かった。そのうちの一つとして、CSF1R阻害薬使用群に増加を認めたサブグループに、TLR2などの発現の高い細胞群を認めた。本細胞群が多系統萎縮症の病態悪化に関与していると考え、本モデルマウスの解析に加え、ヒト病理についても解析を進めている。また、αシヌクレイン除去治療も行い、その治療効果について確認中である。一方で、ヒト末梢血、髄液についてもサンプルの採取を進めており、バイオマーカーの解析もすすめている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

多系統萎縮症の病態悪化に関連するミクログリアのサブグループについて、おおむね想定したレベルの解析を行うことができた。また、α-Synuclein除去治療のほうも解析ができている。ヒトサンプルの採取も順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

本モデルマウスに対するα-Synuclein除去治療のほうを進めていき、治療効果の判定を機能的、病理学的に進めていく。また、single cell RNA sequencingで見出された結果のうち、治療標的分子の選定を引き続き進めていき、病態との関与について、本モデルマウスのみならず、ヒト病理サンプルの解析も行い、標的分子としての妥当性を吟味し、新規治療ターゲットの検索をすすめる。また、ヒトサンプルの採取も順調に進んでいるため、引き続き採取を進めるとともに、高感度デジタルELISAにて解析を行い、MSAバイオマーカーの検索をすすめていく。また現在論文投稿を進めている。

Research Products

• [Journal Article] High-dose ubiquinol supplementation in multiple-system atrophy: a multicentre, randomised, double-blinded, placebo-controlled phase 2 trial (2023)
  • Author(s): Jun Mitsui, Takashi Matsukawa, Yukari Uemura, et al
  • Journal Title: eClinicalMedicine Volume: -
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Early and extensive alterations of glial connexins, distal oligodendrogliopathy type demyelination, and nodal/paranodal pathology are characteristic of multiple system atrophy (2022)
  • Author(s): Yuji Nishimura, Katsuhisa Masaki, Dai Matsuse, Hiroo Yamaguchi, Tatsunori Tanaka1, Eriko Matsuo, Shotaro Hayashida, Mitsuru Watanabe, Takuya Matsushita, Shoko Sadashima, Naokazu Sasagasako, Ryo Yamasaki, Noriko Isobe, Toru Iwaki, Jun-ichi Kira
  • Journal Title: Brain Pathology Volume: - Issue: 3 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1111/bpa.13131
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Connexin 30 Deficiency Ameliorates Disease Progression at the Early Phase in a Mouse Model of Amyotrophic Lateral Sclerosis by Suppressing Glial Inflammation (2022)
  • Author(s): Yu Hashimoto, Ryo Yamasaki, Senri Ko, Eriko Matsuo, Yuko Kobayakawa, Katsuhisa Masaki, Dai Matsuse, Noriko Isobe
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 23 Issue: 24 Pages: 16046-16046
  • DOI: 10.3390/ijms232416046
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 進行性核上性麻痺 (2022)
  • Author(s): 松瀬大
  • Journal Title: 最新主要文献とガイドラインでみる脳神経内科学レビュー2022-23' Volume: なし Pages: 121-127
• [Presentation] A population of inflammatory microglia exacerbates a novel mouse model of multiple system atrophy (2022)
  • Author(s): Dai Matsuse, Hiroo Yamaguchi, Katsuhisa Masaki, Yuji Nishimura, Tatsunori Tanaka, Toru Saiga, Kenji Tanaka, Ryo Yamasaki, Noriko Isobe, Jun-ichi Kira
  • Organizer: 63rd Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology
• [Presentation] Early loss of connexin 32 in multiple system atrophy; implication for pathogenesis of demyelination (2022)
  • Author(s): Yuji NIshimura, Katsuhisa Masaki, Dai Matsuse, Hiroo Yamaguchi, Tatsunori Tanaka, Shoko Sadashima, Ryo Yamasaki, Toru Iwaki, Noriko Isobe, Jun-ichi Kira
  • Organizer: 63rd Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology
• [Presentation] 多系統萎縮症におけるconnexin蛋白群の早期かつ広範な変化と脱髄病態との関連 (2022)
  • Author(s): 西村由宇慈, 眞崎勝久, 松瀬大, 山口浩雄, 田中辰典, 貞島祥子, 笹ヶ迫直一, 山崎亮, 磯部紀子, 岩城徹, 吉良潤一
  • Organizer: 第34回日本神経免疫学会学術集会
• [Presentation] 中枢神経脱髄におけるオリゴデンドログリア変性によるミクログリア活性化メカニズムの解明 (2022)
  • Author(s): 松下拓也, 西村由宇慈, 眞崎勝久, 松瀬大, 山口浩雄, 吉良潤一, 磯部紀子
  • Organizer: 第34回日本神経免疫学会学術集会
• [Presentation] 小脳型多系統萎縮症モデルマウスを用いた新規創薬ターゲットの探索 (2022)
  • Author(s): 山口浩雄, 西村由宇慈, 松瀬大, 眞崎勝久, 田中辰典, 雑賀徹, 原田雅也, 田中謙二, 山埼亮, 磯部紀子, 吉良潤一
  • Organizer: 第40回日本神経治療学会学術集会
• [Presentation] 難病診療連携コーディネーターの配置状況と業務実態 5年前の調査と比較した近年の傾向と問題点 (2022)
  • Author(s): 松瀬大, 原田幸子, 岩木三保, 齋藤聖子, 深川知栄, 橋本侑, 磯部紀子
  • Organizer: 第10回日本難病医療ネットワーク学会学術集会
• [Presentation] Identification of synucleinopathy associated microglia in a novel mouse model of multiple system atrophy (MSA)-cerebellar type (2022)
  • Author(s): Hiroo Yamaguchi, Yuji Nishimura, Dai Matsuse, Katsuhisa Masaki, Tatsunori Tanaka, Toru Saiga, Masaya Harada, Kenji Tanaka, Ryo Yamasaki, Noriko Isobe, Jun-ichi Kira
  • Organizer: Neuroscience 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synucleionopathy-Associated Microglia Uncovered by a Novel Multiple System Atrophy-Cerebellar Type (MSA-c) Mouse Model (2022)
  • Author(s): Jun-ichi Kira, Hiroo Yamaguchi, Yuji Nishimura, Dai Matsuse, Katsuhisa Masaki, Ryo Yamasaki, Noriko Isobe
  • Organizer: 147th Annual Meeting American Neurological Association
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新規小脳型多系統萎縮症モデルのCSF-1R阻害剤治療 (2021)
  • Author(s): 松瀬 大 、山口 浩雄 、眞﨑 勝久 、西村 由宇慈 、田中 辰典 、雑賀 徹 、田中 謙二、山﨑 亮 、吉良 潤一 、磯部 紀子
  • Organizer: 第15回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
• [Presentation] Early decrease of peripheral blood intermediate monocytes in multiple system atrophy cerebellar-type (2021)
  • Author(s): Dai Matsuse, Ryo Yamasaki, Guzailiayi Maimaitijiang, Hiroo Yamaguchi, Jun-ichi Kira , Noriko Isobe
  • Organizer: 62nd Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Elimination of CSF1R-positive microglia exacerbates a novel mouse model of multiple system atroph (2021)
  • Author(s): Nishimura Yuji, Masaki Katsuhisa, Matsuse Dai, Yamaguchi Hiroo, Saiga Toru, Tanaka Tatsunori, Sadashima Shoko, Yamasaki Ryo, Tanaka Kenji, Iwaki Toru, Kira Jun-ichi
  • Organizer: 62nd Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Early dysregulation of connexins in astroglia and oligodendroglia in multiple system atrophy (2021)
  • Author(s): Masaki Katsuhisa, Nishimura Yuji, Matsuse Dai, Yamaguchi Hiroo, Saiga Toru, Tanaka Tatsunori, Sadashima Shoko, Yamasaki Ryo, Tanaka Kenji, Iwaki Toru, Kira Jun-ichi
  • Organizer: 62nd Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 小脳型多系統萎縮症/一次進行型多発性硬化症モデルマウスの樹立とこれら疾患の新規創薬ターゲットの探索 (2021)
  • Author(s): 山口 浩雄、松瀬 大、眞崎 勝久、雑賀 徹、西村 由宇慈、 田中 辰典、田中 謙二、山崎 亮、吉良 潤一、磯部 紀子
  • Organizer: 第39回日本神経治療学会