| Project/Area Number |
22K07344
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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 | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高鳥 翔 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (80624361)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | アルツハイマー病 / ミクログリア / ホスファチジルセリン / 細胞死 / 貪食 / 神経細胞死 |
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| Outline of Research at the Start |
アルツハイマー病においては、神経細胞にタウタンパク質からなる異常な線維が蓄積することにより著明な神経細胞死が生じるが、その詳細な分子機序は不明である。本研究では、グリア細胞のひとつであるミクログリアが神経細胞貪食を介してこの過程に関与している可能性について検証する。貪食を阻害する新たな手法を確立することにより、ミクログリアの積極的関与について実証するとともに、通常は貪食によって失われる神経細胞の性状解明を行う。これらの研究を通じて、タウ依存性細胞死の分子機序を明らかにし、新たなアルツハイマー病治療法の可能性を提示することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー病（AD）の脳内では、神経細胞中に線維化したタウタンパク質の蓄積が認められ、このことと相関して著明な神経細胞死が生じる。本研究では、このタウタンパク質の蓄積と神経細胞死の関連解明を目的とし、特に非神経細胞であるミクログリアによる神経細胞の貪食（ファゴプトーシス）に着目した。ファゴプトーシスを阻害する新規技術を開発し、タウ依存性細胞死におけるその関与を実証することを目指した。昨年度までに、ホスファチジルセリン（PtdSer）に特異的に結合するタンパク質を脳内で発現させることにより、ミクログリアによる死細胞の貪食を阻害できることを、カイニン酸投与マウスモデルで実証した。さらに、タウ依存性細胞死を示す新たなマウスモデルの作出に取り組み、凝集性の高いタウ変異体をウイルスベクターで脳内発現させることにより、ヒトADに類似したタウ蓄積を短期間で再現することに成功した。本年度は、このタウ蓄積モデルマウスにおける神経細胞死の表現型解析を進め、タウ蓄積と神経細胞死の関連性について重要な知見を得た。また、加齢依存的に神経細胞脱落を示すことが知られている別のタウトランスジェニックマウスモデル（PS19）の解析を開始し、今後の研究の発展に向けた基盤を整えた。今後は、PS19マウスを用いて貪食阻害の効果を検討し、タウ依存性神経細胞死におけるファゴプトーシスの関与を明らかにしていく。本研究により得られる知見は、ADにおける神経細胞死の機序解明に貢献することが期待され、細胞死の抑止機序に基づく新たな治療法開発に重要な意義があると考えられる。
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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
本研究では、タウ依存性神経細胞死におけるファゴプトーシスの関与を明らかにするため、アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターを用いたMFGE8 D89E変異体の脳内発現による貪食阻害技術の開発を進めてきた。昨年度までに、カイニン酸投与マウスモデルにおいて、同ツールの発現がミクログリアによる死細胞の貪食除去を阻害することを実証した。また、アストロサイト特異的プロモータを用いることで、非神経細胞に特異的にMFGE8変異体を発現させることにも成功した。今年度は、タウ依存性神経細胞死を示すマウスモデルの確立を目指し、AAVベクターを用いて凝集性の高いタウ変異体（P301L/S320F）を新生仔マウスの脳内で過剰発現させる新規モデルの表現型解析を行った。その結果、このマウスでは3ヶ月齢という早期からヒトADに類似した銀染色陽性のタウ蓄積が認められることを明らかにし、さらに、8-9ヶ月齢の時点で脳脊髄液中のNeurofilament Lの増加傾向を捉えることができた。これらの結果から、本モデルはタウ蓄積と神経障害の関連性を探る上で有用であることが示された。一方でこのマウスでは5-6ヶ月齢までに、海馬等において有意な神経細胞脱落を示さないことも判明した。病理学的に明らかな細胞脱落を呈するモデルの必要性から、加齢依存的に神経細胞脱落を示すことが報告されている変異型タウトランスジェニックマウス（PS19）の繁殖を開始し、今後の解析に向けた準備を整えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターを用いたMFGE8変異体の脳内発現による貪食阻害技術の開発において着実な進展が見られ、非神経細胞に特異的な発現を可能とするAAVコンストラクトの確立にも成功している。今後は、この技術をタウ依存性神経細胞死を示す動物モデルに適用し、ファゴプトーシスの関与を実証することが重要な課題である。新規に作出したAAVベクターによるタウ変異体発現マウスは、ヒトADに類似したタウ蓄積や脳脊髄液バイオマーカーの変化を示すなど、タウ病理と神経障害の関連性を探る上で有望なモデルであることが明らかになった。一方で、より明確な神経細胞脱落を示すモデルが必要であることから、PS19マウスの解析を進めている。現在、解析に必要な個体数の確保に向けて繁殖を進めており、新年度の中旬から後半にかけて十分な数のマウスが得られる見込みである。PS19マウスにMFGE8変異体を発現させ、ファゴプトーシス阻害の効果を検討することで、タウ依存性神経細胞死におけるファゴプトーシスの関与を実証できると期待される。本研究により得られる知見は、アルツハイマー病における神経細胞死の機序解明に大きく貢献するものと考えられる。
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