ＡＬＳの診断と治療のための運動ニューロン変性のメカニズム解明

• Project Area: Generation of synapse-neurocircuit pathology
• Project/Area Number: 23110504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Miyazaki (2012); The University of Tokyo (2011)
• Principal Investigator: 西頭 英起 宮崎大学, 医学部, 教授 (00332627)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2011: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: 神経変性疾患 / ALS / 小胞体ストレス / 神経細胞死 / グリア細胞

Outline of Annual Research Achievements

・ALSマウスを用いての小胞体ストレス応答が関与する細胞種の同定：lox-CT4-(DsRed)マウスをALSマウスと交配し、CT4発現による病態改善効果を検討した。同時に、lox-CT4-(DsRed)・ALSマウスおよびlox-DsRed-(CT4)・ALSマウスを作製した後、ChAT(運動神経)、GFAP(アストロサイト)、Iba1(ミクログリア)プロモーター下流でCreを発現するマウスと交配し、各細胞種特異的にCT4ペプチドと発現誘導あるいは抑制して、ALS病態改善を評価した。これにより、SOD1-Derlin-1結合による小胞体ストレス応答が運動ニューロン毒性を発揮する細胞種を同定し、治療標的組織を決定した。
・細胞非自律性因子の同定と解析：前年度同定される分泌性因子について、それぞれの中和抗体などを用いてin vitro・in vivoでの影響を検討した。
ニューロン変性実行因子の同定：小胞体ストレス応答の下流で、運動ニューロン変性を誘導する因子を、ArrayScanを用いたsiRNAスクリーニングにより実施する。これにより、新たな治療標的分子の探索を行った。
・単鎖型抗体による運動ニューロン変性の中和抑制・前H23年度に決定した、抗変異型SOD1単鎖型抗体の塩基配列をもとに、リコンビナントタンパク質とアデノ随伴ウィルスを作製した。前者は、血中投与あるいは脳脊髄液持続注入ポンプにより、ALSマウスもしくはラットに投与する。アデノ随伴ウィルスは、筋組織に感染させることで逆行性に運動ニューロンに感染することが知られており、ALSマウス後肢大体部に投与感染させる。これらの投与方法により、運動機能低下の症状改善および脊髄の免疫組織学的解析により小胞体ストレス応答と運動ニューロン変性を詳細に検討した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Involvement of ASK1-p38 pathway in the pathogenesis of diabetes triggered by pancreatic s cell exhaustion (2013)
  • Author(s): Yamaguchi, K., Takeda, K., Kadowaki, H., Ueda, I., Namba, Y., Ouchi, Y. Nishitoh, H. and Ichijo, H.
  • Journal Title: Biochim. Biophys. Acta. Volume: 1830 Issue: 6 Pages: 3656-3663
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2013.01.029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ASK3 responds to osmotic stress and regulates blood pressure by suppressing WNK1-SPAK/OSR1 signaling in the kidney. (2012)
  • Author(s): Naguro I., et al.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1285-1285
  • DOI: 10.1038/ncomms2283
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel monoclonal antibody reveals a conformational alteration shared by amyotrophic lateral sclerosis-linked SOD1 mutants. (2012)
  • Author(s): Fujisawa, T., Homma, K., et al.
  • Journal Title: Ann Neurol Volume: 72 Issue: 5 Pages: 739-749
  • DOI: 10.1002/ana.23668
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GCN5 protects vertebrate cells against UV-irradiation via controlling gene expression of DNA polymerase n. (2012)
  • Author(s): Kikuchi H., et al.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 287 Issue: 47 Pages: 39842-39849
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.406389
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] STT3B-dependent posttranslational N-glycosylation as a surveillance system for secretory protein. (2012)
  • Author(s): Sato T., et.al.
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 47(1) Issue: 1 Pages: 99-110
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2012.04.015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CHOP is a multifunctional transcription factor in the ER stress response (2012)
  • Author(s): Nishitoh, H.
  • Journal Title: J Biochem Volume: 151 Issue: 3 Pages: 217-9
  • DOI: 10.1093/jb/mvr143
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Apoptosis signaling kinases: from stress response to health outcomes (2011)
  • Author(s): Takeda, K., Naguro, I., Nishitoh, H., Matsuzawa, A. and Ichijo, H.
  • Journal Title: Antioxid. Redox Signal. Volume: 15 Issue: 3 Pages: 719-761
  • DOI: 10.1089/ars.2010.3392
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 新規小胞体品質管理システムの分子機構の解明 (2012)
  • Author(s): 門脇寿枝, 一條秀憲, 西頭英起
  • Organizer: 第85回日本生化年会
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] SOD1-Derlin-1結合を介した小胞体ストレスの生理的・病理的意義 (2012)
  • Author(s): 西頭英起
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Year and Date: 2012-12-12
  • Invited
• [Presentation] 新規小胞体品質管理システムの分子機構の解明 (2012)
  • Author(s): 門脇寿枝, 一條秀憲, 西頭英起
  • Organizer: 第7回臨床ストレス応答学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-11-24
• [Presentation] 新規小胞体品質管理システムの分子機構の解明 (2012)
  • Author(s): 門脇寿枝, 西頭英起
  • Organizer: 第7回小胞体ストレス研究会
  • Place of Presentation: 広島市
  • Year and Date: 2012-11-09
  • Invited
• [Presentation] Molecular mechanism of novel ER quality control system (2012)
  • Author(s): Kadowaki, H., Nishitoh, H.
  • Organizer: EMBO Conference, The Physiology of the endoplasmic reticulum: FUNCTION DYSFUNCTION
  • Place of Presentation: Caldes de Malavella, Spain
  • Year and Date: 2012-10-15
• [Presentation] SOD1の構造変化により惹起される小胞体ストレスの生理的・病理的意義 (2012)
  • Author(s): 西頭英起
  • Organizer: 第36回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
  • Place of Presentation: 宮崎市
  • Year and Date: 2012-09-06
  • Invited
• [Presentation] Physiological and pathophysiological roles of ER stress triggered by the interaction of SOD1 with Derlin-1 (2011)
  • Author(s): Nishitoh, H
  • Organizer: FASEB Summer Research Conference, From Unfolded Proteins in the Endoplasmic Reticulum to Disease
  • Place of Presentation: Vermont USA