ミトコンドリア機能障害に起因する先天性大脳白質形成不全症の新規病態解明

Research Project

Project/Area Number	22K07879
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
Research Institution	National Center of Neurology and Psychiatry
Principal Investigator	鈴木禎史国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所疾病研究第二部, 科研費研究員 (70465003)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000) Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000) Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	神経変性疾患 / 髄鞘形成不全 / 病態解析
Outline of Research at the Start	本研究では、6名のPLP1重複変異PMD患者から樹立した疾患特異的iPS細胞を分化誘導したOPCs、OLsを用いて、①PLP1重複変異がもたらす細胞自律的な分子・細胞病態をミトコンドリア機能障害に着目した網羅的な解析により解明し、②その病態機序がOLs分化や髄鞘化に及ぼす影響を、神経細胞との共培養による機能的解析から検証することで、本仮説を実証する。さらに③上記①と②で得られた病態分子候補のレスキュー実験による細胞表現型や髄鞘化の改善を検証することで、本疾患の新たな治療標的の同定を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、PLP1遺伝子重複によって起こる先天性大脳白質形成不全症の代表的な疾患であるPelizaeus-Merzbacher病（PMD）の新規病態解明を行うことである。 PMD患者（６名）から樹立した疾患特異的iPS細胞を用いて、病態モデルの構築、オリゴデンドロサイト（OLs）分化過程で起こる細胞病態解析を行った。これまでの解析結果によって、OPCsの段階で引き起こされるミトコンドリア障害が髄鞘形成不全に寄与すると考え、ミトコンドリア障害に関連した解析を行った。 MitoSoxプローブを用いてミトコンドリアROSの定量を行った。健常人-OPCと比較して、PMD-OPCでミトコンドリアROSの量が高いことがわかった。この上昇が細胞内ROSの上昇を引き起こしていると考える。コレステロールの評価を行うために、Filipinを用いて細胞内局在の解析を行った。成熟PMD-OPCsにおいて、一部のOPCsでコレステロールの局所的蓄積がみられた。この結果から、コレステロールの膜輸送に異常が起きている可能性がある。脂質輸送が抑制されることで髄鞘化に異常が起こることが考えられる。メタボローム解析に用いるサンプル作製とフリーズストックの準備を行った。これまで得られた平面培養条件下での結果が人工的な結果でないことを説明するために、オルガノイド形成を行い、ROSやミトコンドリア機能について解析を行った。オルガノイドでも同様に、PMD-OPCsにおいてROSが高蓄積していることが明らかとなった。さらに、OLsへの分化誘導についても確認した。PMD株においてMBP陽性細胞の分化を確認したが、健常人と比較して、誘導数と形態について異常があることがわかってきた。さらに分化誘導を進め、髄鞘化について検証し、髄鞘化不全の正確な病態像を捉えていく。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason ミトコンドリア機能評価を行うために、フラックスアナライザーを用いた実験を検討した。実験毎に異なる分化誘導効率による解析結果のばらつきを改善するために、フローサイトメーターによる未熟OPCsのSortingを介した実験手法を構築した。この検討に時間がかかってしまったため、やや遅れている。
Strategy for Future Research Activity	OPCsの段階で引き起こされるミトコンドリア機能障害やクリアランスについて、これらが起こる時期と詳細について検証する。髄鞘化にとって必須な脂質合成について網羅的な解析を行う。PMD-OLsへの分化効率や髄鞘化の詳細について引き続き検証を行っていく。細胞病態を解明するために、活性酸素のインヒビターを用いた実験を行い、髄鞘化不全の改善が起こるかどうかの解析を行う。