単一細胞RNA解析による多系統萎縮症増悪性ミクログリア亜群の同定と同細胞標的療法

• Project/Area Number: 22K07540
• 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: 山口 浩雄 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (00701830)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山崎 亮 九州大学, 医学研究院, 准教授 (10467946) ; 吉良 潤一 国際医療福祉大学, 医学研究科, 教授 (40183305) ; 松瀬 大 九州大学, 医学研究院, 講師 (70596395) ; 真崎 勝久 九州大学, 大学病院, 講師 (90612903)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); 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)
• Keywords: 多系統萎縮症 / α-シヌクレイン / モデルマウス / αシヌクレイン / マウスモデル

Outline of Research at the Start

多系統萎縮症(multiple system atrophy: MSA)は根治療法のない神経変性疾患で、日本人ではMSA-C（小脳型）が多い。私たちは、これまでに報告の無いTet-off システムを用いた、独自の新規 MSA-Cモデルマウスの開発に成功した。このMSA マウスを用い、私たちは世界で初めて脳内ミクログリアの単一細胞 RNA解析を行い、MSA に特異的なミクログリア亜群を同定した。これらは、主として向炎症性のプロファイルを示し、アストログリアも活性化がみられた。本研究は、独自のMSAモデルマウスを用い、グリア細胞を標的とした治療実験を行いその効果を検証し、MSAの治療法を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

多系統萎縮症(multiple system atrophy: MSA)は根治療法のない神経変性疾患で、日本人ではMSA-C（小脳型）が多い。これまでMSA-Cの適切な動物モデルはなかったが、私たちは、これまでに報告の無いTet-off システムを用いた、独自の新規 MSA-Cモデルマウスの開発に成功した。MSAマウスモデルの 脳幹小脳、脊髄よりミクログリアを回収し、単一細胞 RNA解析による詳細なミクログリアの遺伝子発現解析を行い、MSAに特異的なミクログリアと考えられる亜集団を見出した。また、このマウスではアストログリアも活性化がみられた。私たちはこの独自に開発したMSAモデルマウスを用い、グリア細胞を標的とした治療法の開発を行っている。MSAマウスは22 週齢から急速に進行する運動失調を示し、リン酸化α-シヌクレインの蓄積、脱髄、脳幹/小脳の活性化ミクログリオーシスおよび反応性アストログリオーシスを伴う神経細胞の喪失を示す。ミクログリアを標的とし、発症前よりCSF1R阻害剤を投与すると、MSAマウスモデルではコントロールのMSAマウスモデルと比較し、運動症状は増悪を示し、脱髄所見も増悪した。また、MSAに特異的なミクログリア亜集団の割合は増加した。MSAマウスモデルではアストログリアのコネキシン (Cx) 43/Cx30およびオリゴデンドログリアのCx47/Cx32は、リン酸化α-シヌクレインの蓄積とともに大幅な減少を示す。中枢移行性コネキシン(Cx)阻害薬投与により、運動麻痺、運動失調、生存曲線が有意に改善し、病変部でのリン酸化α-シヌクレイン蓄積とミクログリア活性化は軽減し、残存する神経細胞とオリゴデンドロサイト数は増加した。現在これら薬剤投与の結果の機序について解析を行っている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

独自のMSAモデルマウスを用い、グリアを標的とした治療実験の一つとして、コネキシンへミチャネルブロッカーの投与実験を行い、解析が進行している。

Strategy for Future Research Activity

現在、行っているMSAマウスモデルに対するへミチャネルブロッカーの投与実験、およびその解析を継続する。さらにグリア細胞を標的にした他の治療法についても試みる。
リン酸化α-シヌクレインの蓄積が、オリゴデンドログリアからアストログリア、ミクログリアへ広がることがわかり、今後α-シヌクレインオリゴマーの発現についても解析する。

Research Products

• [Journal Article] Iguratimod Ameliorates the Severity of Secondary Progressive Multiple Sclerosis in Model Mice by Directly Inhibiting IL-6 Production and Th17 Cell Migration via Mitigation of Glial Inflammation (2023)
  • Author(s): Nagata Satoshi、Yamasaki Ryo、Takase Ezgi Ozdemir、Iida Kotaro、Watanabe Mitsuru、Masaki Katsuhisa、Wijering Marion Heleen Cath?rine、Yamaguchi Hiroo、Kira Jun-ichi、Isobe Noriko
  • Journal Title: Biology Volume: 12 Issue: 9 Pages: 1217-1217
  • DOI: 10.3390/biology12091217
  • 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
• [Presentation] A centrally acting connexin hemichannel blocker attenuates multiple system atrophy-cerebellar type (2023)
  • Author(s): 原田雅也, 眞﨑勝久, 松瀨大, 山口浩雄, 西村由宇慈, オズデミール エズギ, 田中栄蔵, 田中辰典, 山﨑亮, 竹内英之, 谷脇考恭, 磯部紀子, 吉良潤一
  • Organizer: 第64回日本神経学会学術大会
• [Presentation] Marked upregulation of GPR17-positive premyelinating oligodendrocytes in multiple system atrophy (2023)
  • Author(s): 西村由宇慈, 眞﨑勝久, 松瀬大, 山口浩雄, 田中辰典, 貞島祥子, 笹ケ迫直一, 山﨑亮, 本田裕之, 磯部紀子, 岩城徹, 吉良潤一
  • Organizer: 第64回日本神経学会学術大会
• [Presentation] Early and extensive alterations of glial connexins in multiple system atrophy (2023)
  • Author(s): 眞崎勝久, 西村由宇慈, 松瀬大, 山口浩雄, 田中辰典, 貞島祥子, 笹ケ迫直一, 山﨑亮, 岩城徹, 磯部紀子, 吉良潤一
  • Organizer: 第64回日本神経学会学術大会
• [Presentation] Identification of a unique microglia population exacerbating multiple system atrophy (2023)
  • Author(s): 松瀬大, 山口浩雄, 西村由宇慈, 眞﨑勝久, 田中辰典, 雑賀徹, 原田雅也, 田中謙二, 山﨑亮, 磯部紀子, 吉良潤一
  • Organizer: 第64回日本神経学会学術大会
• [Presentation] 中枢作用コネキシン阻害薬を用いた多系統萎縮症モデルマウスに対する治療効果の検討 (2023)
  • Author(s): 原田 雅也，眞﨑 勝久，松瀨 大，山口 浩雄，西村 由宇慈，高瀬 オズデミール エズギ，田中 栄蔵，田中 辰典，山﨑 亮，竹内 英之，谷脇 考恭，磯部 紀子，吉良 潤一
  • Organizer: 第35回日本神経免疫学会学術集会
• [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] 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
• [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 American Neurological Association (ANA)