Circadian rhythm sleep disorders and the pathogenesis of Alzheimer's disease

Research Project

Project/Area Number	22K11869
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
Research Institution	Kindai University
Principal Investigator	久保厚子近畿大学, 医学部, 助教 (70647792)
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: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	タウオパチー / タウ / 睡眠障害 / 概日リズム / アルツハイマー病 / 概日リズム睡眠障害
Outline of Research at the Start	睡眠-覚醒リズムに乱れが生じたことで起こる睡眠障害を概日リズム睡眠障害と呼び、アルツハイマー病（AD）では高頻度に認められる。しかし、AD病態と睡眠障害の関係性はまだわかっていない。タウは、ADを含むさまざまな神経変性疾患の脳で異常蓄積（タウオパチー）し、神経細胞死を誘導する認知症の原因となるタンパク質である。本研究ではADの病因で神経毒性が強いと考えられるこのタウに注目し、タウオパチーの睡眠障害への寄与について検証する。マウスの概日リズム解析を通じ、タウ病態と概日リズム睡眠障害との因果関係を明らかにする。これにより、認知症発症や進行の緩和につながる睡眠障害の問題の解決法を案出する。
Outline of Annual Research Achievements	睡眠-覚醒にみられる約24時間周期のリズムは概日リズムと呼ばれる。哺乳類において視交叉上核（SCN）が概日リズムの中枢であり、この神経核の神経細胞が睡眠ー覚醒リズムを規定している。睡眠-覚醒リズムに乱れが生じたことで起こる睡眠障害を概日リズム睡眠障害と呼び、アルツハイマー病（AD）では高頻度に見られる。近年、睡眠異常は神経変性疾患の促進にかかわる危険因子とする知見が蓄積されつつあり、睡眠障害の抑制はAD発症の予防や進行の抑制に繋がると考えられている。しかし、睡眠の変化がAD病態に与える影響、両者の関係性はよくわかっていない。本研究ではADの病因で神経毒性が強いと考えられるタウに焦点を当て、タウ病態と睡眠/覚醒サイクル、時計遺伝子の発現リズム、SCN概日リズムなどの解析を通じてタウオパチーの睡眠障害への寄与について明らかにすることを目指す。これによって、神経変性疾患の発症・進行あるいは促進に睡眠障害がいかに関与するのかを検証したい。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason タウオパチーが概日リズム機能にいかにして影響を与えるかを明らかにするために、本研究はタウ病態と①行動リズム、②時計遺伝子の発現、③SCN概日リズム　の測定などを我々の技術と知見に立脚する。本研究の初年度である2022年度は、①PS19マウスの個体復元を行い、マウスの匹数を増やしている。行動リズムにより睡眠障害を評価する解析法の開発を進め、確立した。現在、構築した解析法を用いて、モデルマウスの行動リズム解析を進めている。 ②神経細胞の時計遺伝子および、マウス内在性タウ、ヒト外来性タウの発現リズムをmRNAレベルで追跡するためのISH用RNAプローブを作製し、全てのRNAプローブで特異性の確認が取れた。脳スライスから時計遺伝子とタウの発現リズムをmRNAおよびタンパク質レベルにおいて検証した結果、海馬、大脳・小脳皮質でも概日リズムが認められた。現在、各遺伝子の詳細な概日リズム（周期）の解析を進めている。 ③時計遺伝子Per2の発現リズムを観測できるPER2::LucマウスとPS19マウスの掛け合わせを進めている。上記のとおり順調に研究を進めることが出来ている。
Strategy for Future Research Activity	一連の病態解析には半年以上かかり実験の推進に時間を要するが、幸い個体復元で多くの産仔が得られ、そのマウスを個体維持用と解析用マウスに使用して研究を進めることができている。一方で、SCNでのmRNAやタンパク質の定量解析を概日リズムと併せて評価するには多く個体が必要になり、今後も続けて多くの産仔を得ることが必要である。必要な個体数が得られない場合にはIVF-ETにより個体数を増やす予定である。今年度は行動異常が出現する時期を特定し、タウ病態の際に一般的に出現するNFTや脳萎縮の領域がどのように行動異常に伴うのかについて検証する。2022年度に作製・構築した技術を用いて解析を実施する。 PER2::LucマウスとPS19マウスの掛け合わせ（Per2::Luc/PS19）も進めている。Per2::Luc/PS19マウスが作製できれば、脳スライス培養におけるSCN時計遺伝子の発現リズム解析を進めたい。