PET study for AMPA-TARPg8 complex in epilepsy.

Research Project

Project/Area Number	23K07122
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 52040:Radiological sciences-related
Research Institution	National Institutes for Quantum Science and Technology
Principal Investigator	山崎友照国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所先進核医学基盤研究部, 主任研究員 (80627563)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	森若菜国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所先進核医学基盤研究部, 研究員 (30835442) 藤永雅之国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所先進核医学基盤研究部, 主幹研究員 (70623726) 石井英樹国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 研究所認知症先進医療開発センター, 客員研究員 (80425610)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	PET / AMPA受容体 / AMPA受容体調節性タンパク / 11C / GluA1 / GluA2
Outline of Research at the Start	AMPA受容体調節性タンパク質（TARP）は，イオンチャンネル型グルタミン酸受容体であるAMPA受容体のチャンネル活性や発現量を調節するタンパク質である。中でも，TARPγ-8は，海馬や大脳皮質に局在しており，抗てんかん薬などの新規標的分子として近年，注目されている。本研究課題では，AMPA受容体及びTARP γ-8に特異的なPETプローブを用いて，てんかんモデル動物における病態の発生，進行に付随したAMPA受容体及びTARP γ-8に対する放射能集積の変化を生きたままの状態でPETを用いて長期間観察し，これらの分子間相互作用の機序を明らかにすることを目標とする。
Outline of Annual Research Achievements	脳の興奮性神経伝達を介在しているグルタミン酸受容体の中でも，イオンチャンネル型のAMPA受容体は，てんかんなどの急性の神経毒性に大きく関与していることが知られており，GluA1～GluA4（GluA2を含むとCaイオン非透過性となる）からなるサブタイプがホモ又はヘテロの4量体を形成し，ポストシナプスの膜上に存在している。AMPA受容体は，膜貫通領域に補助たんぱくが配置されており，チャンネルの開口時間などは，このたんぱくにより調節されている。補助たんぱくの一つである，TARP-g8は前脳や海馬に多く発現しており，てんかん病態と非常に関連が深いことが阻害剤の開発研究から明らかとなってきてる。そこで，本研究課題では，AMPA受容体及びTARP-g8に特異的なPETプローブを用いて，てんかんモデル動物における病態の発生，進行に付随したAMPA受容体及びTARP-g8に対する放射能集積の変化をPETを用いて長期間観察し，これらの分子間相互作用の機序を明らかにすることを目標としている。令和5年度は，AMPA受容体のGluA1及びGluA2に対するTARP-g8発現の選択性を明らかにするために，GluA1及びGluA2のノックアウト（KO）マウスにおいて，TARP-g8の選択的なPETプローブである[11C]TARP-2105を用いてPETイメージングを行った。その結果，GluA1-KOマウス脳における[11C]TARP-2105のTARP-g8に対する特異結合は海馬において，野生型と比べ，15%程度低下していたのに対し，GluA2-KOマウスでは，野生型と比較して，海馬で25%と大きく減少していた。また，海馬だけでなく，前頭葉や線条体における特異結合も有意に減少していた。この結果から，TARP-g8はGluA2を含むAMPA受容体に多く発現していることが示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 想定通りに，ノックアウトマウスが入手できたので，順調に研究が進展している。
Strategy for Future Research Activity	令和6年度では，ノックアウトマウスの脳切片を作成し，オートラジオグラフィや免疫染色を行い，PETイメージングの結果を裏付ける実験を行う予定である。また，ピロカルピン誘導てんかんモデルラットを作成し，病態進行におけるTARP-g8の発現量の変化を[11C]TARP-2105を用いたPETイメージングにより，明らかにする予定である。