Search for targeted therapies for alpha-synuclein-induced neurotoxicity in STXBP1 encephalopathy
| Project/Area Number |
21K07855
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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 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
千代延 友裕 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40571659)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 英樹 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 准教授 (30570600)
笠井 高士 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70516062)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | STXBP1 / αシヌクレイン / ショウジョウバエ / iPS細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
発達性てんかん性脳症（DEE）は多数の原因遺伝子が同定されているが、個別の遺伝子異常に基づいた治療は存在しない。近年、代表的なDEE原因遺伝子であるSTXBP1の機能不全とαシヌクレイン神経毒性の関連が注目されている。本研究では患者由来iPS細胞および遺伝子改変ショウジョウバエを用い、STXBP1機能不全によるαシヌクレイン神経毒性を明らかにする。さらに、ショウジョウバエとヒトiPS細胞を併用した効率的な薬剤評価系を構築する。本研究はDEEに対するプレシジョン医療実現に貢献しうることに加え、パーキンソン病を中心としたαシヌクレイノパチーの病態解明に新たな知見を与える可能性がある。
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| Outline of Annual Research Achievements |
発達性てんかん性脳症の代表的な原因遺伝子であるSTXBP1の機能不全とαシヌクレイン（α-syn）神経毒性の関連について、患者由来iPS細胞およびショウジョウバエモデルを用いて検証する。本研究はSTXBP1脳症における神経変性の病態を明らかにすることに加え、パーキンソン病を中心としたαシヌクレイノパチーの病態解明に新たな知見を与える可能性がある。
STXBP1にナンセンス変異を有する患者から樹立したiPS細胞およびゲノム編集により変異を修復した対照iPS細胞をGABAニューロンに分化誘導し、分化誘導8週目にマイクロアレイ解析を行った。同定した35個の発現変動遺伝子のうち、タンパクをコードする遺伝子は14個あり、その中にパーキンソン病との関連が報告されているSIAH3およびINPP5Fが含まれていた。
また、パーキンソン病モデルとして汎用されているヒトα-synトランスジェニックショウジョウバエ（α-syn TG fly）に認める神経変性および運動障害がSTXBP1の相同遺伝子（Rop）の変異体との交配により増悪するか検討した。Ropの変異体として2つの系統（A3およびG27）を用いた。両系統ともにα-syn TG flyの複眼変性を増強させ、運動障害を増強（Climbing assayによる評価）させた。さらに、G27系統との交配によりドパミンニューロン数が減少することを免疫染色により明らかにした。また、頭部から抽出したタンパクにおいて、G27系統との交配はTriton-X不溶性のα-synを増加させた。
加えて、G27系統との交配で増強された運動障害がトレハロースの投与により容量依存的に改善すること、トレハロースの投与がTriton-X不溶性α-synを減少させることを確認し、トレハロースがSTXBP1機能不全によるα-syn神経毒性を低減させる可能性を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までにSTXBP1変異がα-syn神経毒性の増悪因子となることを示し、トレハロースが毒性を低減させる可能性を示しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
患者iPS細胞由来ニューロンにおいてもα-syn神経毒性の評価とそれを低減させる治療を探索する。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
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[Presentation] Functional and transcriptomic analysis of STXBP1 encephalopathy iPSC-derived GABAergic neurons.2021
Author(s)
Ichise E, Chiyonobu T, Ishikawa M, Tanaka Y, Tozawa T, Yamashita S, Yoshida M, Higurashi N, Yamamoto T, Okano H, Hirose S.
Organizer
第63回日本小児神経学会学術集会
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[Presentation] Impaired activity and differential gene expression in STXBP1 encepalopathy patient iPSC-derived GABAergic neurons.2021
Author(s)
Ichise E, Chiyonobu T, Ishikawa M, Tanaka Y, Shibata M, Tozawa T, Yamashita S, Yoshida M, Morimoto M, Higurashi N, Yamamoto T, Okano H, Hirose S.
Organizer
日本人類遺伝学会第66回大会
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