Analysis of novel mechanisms of tau extracellular secretion for causing cognitive impairments in Parkison's disease
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22K07546
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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 52020:Neurology-related
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| Research Institution | Osaka Medical and Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
荒若 繁樹 大阪医科薬科大学, 医学部, 教授 (00344789)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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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 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 神経変性疾患 / 病態生化学 / パーキンソン病 / 認知症 / タウ / α-シヌクレイン / 細胞外放出 / 神経病態学 / 細胞生物学 |
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| Outline of Research at the Start |
認知症を伴うパーキンソン病脳の約50%にα-シヌクレインに加えタウの異常蓄積が認められる。両分子は共に「プリオン様伝播」をする特徴を有する。しかし、認知症の発症における両分子の関連は不明である。私たちは、α-シヌクレインの新しい細胞外放出経路としてABCトランスポーターを介する経路を同定した。さらに、タウが同経路を介して放出される可能性を見出した。本研究では、タウがα-シヌクレインと共通するABCトランスポーター依存性経路を介してどのような調節を受けて細胞外に放出されるか検討する。細胞外放出の点からパーキンソン病の認知症発症における両分子のプリオン様伝播の細胞生物学的基盤を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、認知症を伴うパーキンソン病におけるタウとα-シヌクレインの細胞内蓄積機構を明らかにするため、タウとα-シヌクレイン分子に共通する細胞外放出経路およびプリオン様伝播への寄与の解明を目的としている。2022年度は、１）タウのABCトランスポーター依存性放出、２）タウのABCトランスポーター依存性放出の細胞内局在、３）タウのABCトランスポーター依存性放出の調節メカニズムを解析することを計画した。それぞれの研究計画について、次の結果を得た。１）に関連して、マウス初代大脳皮質神経細胞をABCトランスポーター阻害薬プロベネシドで処理するとα-シヌクレインと同様にタウの細胞外放出が抑制されることを見出した。２）については、初代神経細胞を小胞の膜融合を担うSNARE複合体の形成を阻害するテタヌス毒素で処理するとα-シヌクレインと同様にタウの細胞外放出が抑制されることを見出した。３）については、α-シヌクレインの細胞外放出はオートファジーを誘導刺激するラパマイシンによって亢進することを認めた。初代神経細胞をラパマイシンで処理するとタウの細胞外放出も同じように亢進することが示された。これらの所見は、神経細胞において、α-シヌクレインとタウは同じ機構によって細胞外に放出されること、その放出機構としてオートファジーが関与していることを示唆していた。2022年度の研究成果は、オートファジーを介したα-シヌクレインの細胞外放出機構に焦点をあてて、２つの国際学会（Neuroscience 2022. San Diego, USA; AD/PD2023. Gothenburg, Sweden Web発表）で発表した。
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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
2022年度は、１）タウのABCトランスポーター依存性放出、２）タウのABCトランスポーター依存性放出の細胞内局在、３）タウのABCトランスポーター依存性放出の調節メカニズムの解析を計画した。それぞれ、マウス初代大脳皮質神経細胞をABCトランスポーター阻害薬プロベネシドで処理するとα-シヌクレインと同様にタウの細胞外放出が抑制されること、初代神経細胞を小胞の膜融合を担うSNARE複合体の形成を阻害するテタヌス毒素で処理するとα-シヌクレインと同様にタウの細胞外放出が抑制されること、α-シヌクレインとタウの細胞外放出はオートファジーを誘導刺激するラパマイシンによって亢進するといった結果を得た。薬理学的な実験から、α-シヌクレインとタウの細胞外放出におけるABCトランスポーターの関与を支持する所見は得られているが、ABCトランスポーターは多くのサブメンバーから構成されるため、未だ両分子の細胞外放出に関与するABCトランスポーターの同定には至っていない。しかし、α-シヌクレインとタウの細胞外放出経路として、オートファジーが関与している可能性を見出すことに成功した。オートファジーは不要な細胞内小器官やタンパク質を分解する機構として深く知られている。さらに、オートファジーはタンパク質の細胞外分泌機構として働くことを示す研究結果が蓄積されつつある。オートファジーは、α-シヌクレインとタウの細胞外放出を制御する重要なメカニズムである可能性が示唆される。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度以降の研究として、１）タウの形質膜貫通性放出、エクソソーム依存性放出とABCトランスポーター依存性放出の相互調節メカニズム、２）ABCトランスポーター依存性放出のタウ細胞間伝播への影響（in vivo解析）を予定していた。タウの形質膜貫通性放出が報告されていたが、私たちは追試することができなかった。2022年度の研究結果を踏まえ、研究目的であるタウとα-シヌクレイン分子に共通する細胞外放出経路およびプリオン様伝播への寄与の解明に向けて、当初の研究計画を次のように修正する。2023年度は、１）神経細胞おけるオートファジーを介したα-シヌクレインとタウの細胞外放出の調節メカニズムの探索、２）α-シヌクレインとタウの細胞外放出に関与するオートファジー構造物の探索、３）オートファジーを介した細胞外放出機構とABCトランスポーターの関与の探索、４）α-シヌクレインとタウの細胞内蓄積に繋がるオートファジーによる分解と細胞外放出の相互関係の探索といった点について検討を行う。これらの検討は、マウス大脳皮質初代神経細胞とSH-SY5Y細胞を用いて行い、生化学的および免疫細胞組織学的に解析する。これらの実験から、α-シヌクレインとタウに共通する細胞外放出機構およびその調節メカニズムを明らかにする。次に、ABCトランスポーター依存性放出またはオートファジーを介した細胞外放出によるタウ細胞間伝播への影響（in vivo解析）について検討し、細胞外放出機構からみたタウとα-シヌクレイン分子のプリオン様伝播メカニズムの解明に繋げることを目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
