Development of therapeutic and preventive agents for Alzheimer's disease based on BDNF expression in the brain
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22K11859
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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 59040:Nutrition science and health science-related
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| Research Institution | Takasaki University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
福地 守 高崎健康福祉大学, 薬学部, 教授 (40432108)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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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 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | BDNF / アルツハイマー病 / 発光イメージング / 生物発光 |
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| Outline of Research at the Start |
アルツハイマー病脳内において、記憶や学習などの高次脳機能発現に重要な脳由来神経栄養因子（BDNF）の発現が低下することが指摘されている。しかし、この脳内BDNF発現の低下は、アルツハイマー病の原因なのか？結果なのか？については未だに明らかではない。この問いに答えを出すため、本研究では、生体マウス脳内のBDNF発現変化を可視化可能なマウスとアルツハイマー病モデルマウスを組み合わせ、アルツハイマー病脳内BDNF発現と記憶学習能の関係性を明らかにする。さらに、アルツハイマー病脳内BDNF発現を増加させる物質を探索し、記憶障害への効果を検証することにより、アルツハイマー病治療薬・予防薬候補を探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、アルツハイマー病モデルマウスを用いた脳内、特に海馬におけるBDNF遺伝子発現変化の基礎的な解析、およびアルツハイマー病モデルマウス脳内BDNF発現変化を経時的にモニタリングするためのマウス作出を行った。
家族性アルツハイマー病で発見されたアミロイド前駆体タンパク質およびプレセニリン１の変異体を発現するトランスジェニックマウスである5xFADマウスを用いて解析を行った結果、12週齢および28週齢の雌性5xFADマウス海馬において、BDNF mRNA発現が有意に低下することが明らかとなった。5xFADマウスでは、雄性マウスと比較すると雌性マウスにおいてAβ産生が多いことが報告されており、またAβはBDNF遺伝子発現制御に関わるCREB依存的な転写を抑制することから、雌性5xFADマウスでは雄性マウスよりもAβ産生量が多いためにBDNF発現が低下した可能性が考えられた。また、12週齢の雌性5xFADマウスでは海馬におけるBDNF発現が低下したが、この時期では記憶学習障害は認められないことが報告されている。そのため、Aβ産生によるBDNF発現低下は、記憶学習障害よりも前に生じることが示唆された。
アルツハイマー病脳内BDNF発現の時空間的な変化をより詳細に解析するため、発光イメージングによりBDNF発現変化を生体マウスで可視化することが可能なトランスジェニックマウスと5xFADマウスを掛け合わせた新規マウス作出を試みた。本研究計画時は、ホタルルシフェラーゼをイメージングプローブとして用いたBDNF-Lucマウスを用いる予定であったが、より高輝度の発光が検出される新規トランスジェニックマウス「BDNF-AkaLucマウス」を用いることにした。現在、BDNF-AkaLucマウスの系統維持に成功し、5xFADマウスとのダブルトランスジェニックマウス作出に成功している。
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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
本研究課題の計画段階では、神経細胞においてBDNF遺伝子発現を活性化する薬剤をスクリーニングし、活性が認められたものについては、in vitroで脳血液関門の透過性を評価可能なキットを用いることで、末梢から投与後、脳に移行する活性物質を探索することを予定していた。しかし、脳血液関門透過性を評価するキットの妥当性の検討や基礎検討、それにかかる経費などを総合的に考えると、かかる時間と経費に見合う成果が得られるかどうか疑問であったため、本キットを用いた評価法の確立は一旦見送ることにした。
一方、発光イメージングで使用するマウスについては、BDNF-LucからBDNF-AkaLucに変更した。BDNF-AkaLucマウスの導入は予定よりも早く終了し、本学で系統を維持することに成功している。さらに、BDNF-AkaLucマウスは、BDNF-Lucマウスに比べ、輝度が20倍前後高くなっており、より明確に発光を検出可能となることが期待された。さらに、BDNF-AkaLucマウスと5xFADマウスの掛け合わせによるダブルトランスジェニックマウスも現在得られており、発光検出も成功している。
以上の状況を総合的に考慮し、本研究課題は概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、作出に成功した5xFAD/BDNF-AkaLucダブルトランスジェニックマウスを用いて、野生型/BDNF-AkaLucトランスジェニックマウスを比較対照群としながら、加齢に伴う脳内BDNF発現の経時な変化をモニタリングするとともに、同一の個体で記憶学習能の変化を評価する。この解析により、アルツハイマー病の脳内においてBDNF発現が時空間的にどのように変動するのか？また、この変動に伴って脳の機能性がどのように変化するのか？を明らかにし、アルツハイマー病の病態形成におけるBDNFの関与を明確化する。また、研究代表者は、in vitroのスクリーニングなどのこれまでの解析により、神経細胞においてBDNF発現を増加させる物質をいくつか同定済みである。これらの物質を本ダブルトランスジェニックマウスに投与することで、脳内BDNF発現および記憶学習能が変化するのか？について、イメージングおよび行動解析により評価し、アルツハイマー病治療薬・予防薬開発においてBDNFはターゲットになりうるのか？解析する予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
