小胞輸送関連パーキンソン病原因遺伝子群が関与する共通の膜輸送機構の解明

Research Project

Project/Area Number	22K06916
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 49010:Pathological biochemistry-related
Research Institution	Juntendo University
Principal Investigator	井下強順天堂大学, 大学院医学研究科, 非常勤助教 (20601206)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	パーキンソン病 / 神経科学 / 小胞輸送 / LRRK2
Outline of Research at the Start	本課題では、神経変性疾患の一つパーキンソン病の発症機序と治療法開発のため、ショウジョウバエモデルを用いて、小胞輸送に関わるパーキンソン病の発症に関わる遺伝子間の相互作用と協働する分子・生理機構の解明を目指す。パーキンソン病関連遺伝子欠失体や分子遺伝学的手法による発現調節を組み合わせ、協働する分子・生理機構を特定し、関連遺伝子間の相互作用を解析し、カギとなる分子とその局在、活性制御機構を特定する。さらに、分子遺伝学的手法により、パーキンソン病病原性変異体における神経機能異常を改善させる、カギとなる分子の発現、活性調節法を探索する。
Outline of Annual Research Achievements	高齢化が進む本邦では、加齢を発症要因の一つとするパーキンソン病(以下PD)患者は、増加している。しかし、根本的治療法は未だ解明されていない。そのため、発症機序の早期解明と新たな治療標的遺伝子の探索が求められている。本研究では、PD関連遺伝子の機能欠失が示す共通の表現型の探索、関連遺伝子間の相関を解析することで鍵となる遺伝子を特定すること、さらに、共通の表現型に関わる遺伝子とカギとなる遺伝子の相関を明らかにすることで、新規治療標的遺伝子の特定を試みている。これまでに、モデル生物であるショウジョウバエを用い、PD原因遺伝子LRRK2が複数のPD関連遺伝子と相関することを明らかにしている。また、神経軸索で輸送され、神経伝達物質の放出に関わるSmall GTPase, Arl8や有芯小胞の局在が、LRRK2やLRRK2と相関のあるVps35, INPP5Fなど複数のPD関連遺伝子の機能欠失により変化することが明らかにしてきた。そこで、本年度は、Arl8や有芯小胞の軸索輸送に関わるモータータンパク質遺伝子とLRRK2の相関を解析した。その結果、順行性の軸索輸送を担うUnc-104とLRRK2の関連を明らかにした。LRRK2欠失個体の運動神経では、Arl8や有芯小胞がシナプス終末に集積する。Unc-104の過剰発現も、同様の表現型を示した。一方、Unc-104の機能欠失とLRRK2の機能欠失の両方を持つ個体では、このArl8のシナプス終末での集積が抑制されていた。別の順行性輸送制御遺伝子Khcや逆行性輸送のモータータンパク質の欠失とLRRK2の欠失を組み合わせてもこうした相関は見られなかった。本研究の成果から、Unc-104により制御されている有芯小胞の順行性輸送を正常化することがPDの治療や進行を抑制する可能性が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 必要な遺伝子欠失ショウジョウバエ系統や異所発現系統は既に入手しており、有芯小胞の動きを生体内で追跡可能な蛍光タンパク質ラベル系統も入手済みであり、実験結果をiScienceにて発表することができている。
Strategy for Future Research Activity	ショウジョウバエを用いた研究から、LRRK2とUnc-104の相関が明らかになった。そこで、ヒト細胞や病理剖検脳切片を用い、分子生物学的手法や組織染色により、ヒトの神経細胞でもLRRK2とUnc-104の分子的な関連を明らかにし、関連が期待できるGTPase, Rab3や有芯小胞の局在に関わる脂質組成に関わるホスホイノシタイドとの関連を解析していく。