神経変性における細胞内ＴＤＰ－４３凝集体の意義の解明

• Project Area: Brain Environment
• Project/Area Number: 24111556
• 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: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: 野中 隆 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 副参事研究員 (30356258)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000); Fiscal Year 2013: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2012: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: TDP-43 / 前頭側頭葉変性症 / 筋萎縮性側索硬化症

Research Abstract

TDP-43は筋萎縮性側索硬化症（ALS） および 前頭側頭葉変性症（FTLD-U）などの神経変性疾患において出現するユビキチン陽性細胞内凝集体の主要構成成分として同定された。これら疾患では、TDP-43の蓄積と同時に著しい神経脱落がみられ、その病変の拡大と臨床症状の進行は非常によく一致する。つまり、TDP-43の異常が神経変性に関与していることが予想されるが、その詳細については明らかになっていない。そこで、今年度は、全長TDP-43あるいはTDP-43の部分欠損変異体を導入することにより培養細胞株内においてTDP-43凝集体を形成する細胞モデルを用いて、TDP-43による神経細胞毒性メカニズムについて検討した。
ヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞に、全長TDP-43あるいは患者脳においてその蓄積が確認されるTDP-43のC末断片発現コンストラクトを導入し、神経細胞毒性への影響を検討した。その結果、全長TDP-43発現細胞では、凝集体の形成は見られないものの、カスパーゼの活性化とG2/M期での増殖停止を伴う細胞死が観察された。一方で、TDP-43のC末断片を導入した細胞では、細胞質における凝集体の形成が見られ、凝集体を形成している細胞では増殖が著しく抑制されていることがわかった。また、RNA polymerase IIやいくつかの基本転写因子がTDP-43凝集体内に巻き込まれており、その転写活性も阻害されていた。さらに、実際にFTLD患者脳でもTDP-43陽性dystrophic neuritesにおけるRNAポリメラーゼIIの共局在が観察された。これらのことより、過剰な全長TDP-43の発現あるいはC末端断片による凝集体の形成は，細胞の増殖阻害や転写制御の異常を引き起こすことが明らかとなり、これらの異なるメカニズムによる細胞毒性がTDP-43 proteinopathyの発症あるいは病態進行に関与している可能性が示唆された。これらの結果は，Human Molecular Geneticsに掲載が決定した（in press）。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Differential diagnosis of amyotrophic lateral sclerosis from Guillain-Barré syndrome by quantitative determination of TDP-43 in cerebrospinal fluid. (2014)
  • Author(s): Hosokawa M, Arai T, Yamashita M, Tsuji H, Nonaka T, Masuda-Suzukake M, Tamaoka A, Hasegawa M, Akiyama H.
  • Journal Title: Int. J. Neurosci. Volume: 124 Issue: 5 Pages: 344-349
  • DOI: 10.3109/00207454.2013.848440
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extensive deamidation at asparagine residue 279 accounts for weak immunoreactivity of tau with RD4 antibody in Alzheimer’s disease brain. (2013)
  • Author(s): Dan A, Takahashi M, Masuda-Suzukake M, Kametani F, Nonaka T, Kondo H, Akiyama H, Arai T, Mann DMA, Saito Y, Hatsuta H, Murayama S, Hasegawa M.
  • Journal Title: Acta Neuropathol. Commun. Volume: 1 Issue: 1 Pages: 54-54
  • DOI: 10.1186/2051-5960-1-54
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reducing TDP-43 aggregation does not prevent its cytotoxicity. (2013)
  • Author(s): Liu R, Yang G, Nonaka T, Arai T, Jia W, Cynader MS.
  • Journal Title: Acta. Neuropathol. Commun. Volume: 1 Issue: 1
  • DOI: 10.1186/2051-5960-1-49
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prion-like Properties of Pathological TDP-43 Aggregates from Diseased Brains. (2013)
  • Author(s): Nonaka T, Masuda-Suzukake M, Arai T, Hasegawa Y, Akatsu H, Obi T, Yoshida M, Murayama S, Mann DM, Akiyama H, Hasegawa M.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 4 Issue: 1 Pages: 124-34
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2013.06.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinase Inhibitor Screening Identifies Cyclin-Dependent Kinases and Glycogen Synthase Kinase 3 as Potential Modulators of TDP-43 Cytosolic Accumulation during Cell Stress. (2013)
  • Author(s): Moujalled D, James JL, Parker SJ, Lidgerwood GE, Duncan C, Meyerowitz J, Nonaka T, Hasegawa M, Kanninen KM, Grubman A, Liddell JR, Crouch PJ, White AR.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prion-like spreading of pathological alpha-synuclein in brain. (2013)
  • Author(s): Masuda-Suzukake M, Nonaka T, Hosokawa M., Oikawa T, Arai T, Akiyama H, Mann D, Hasegawa M
  • Journal Title: Brain Volume: 136 Issue: 4 Pages: 1128-38
  • DOI: 10.1093/brain/awt037
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prion-like spreading of pathological alpha-synuclein in brain. (2013)
  • Author(s): Masami Masuda-Suzukake
  • Journal Title: Brain Volume: 136 Pages: 1128-1138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analyses of the MAPT, PGRN, and C9orf72 mutations in Japanese patients with FTLD, PSP, and CBS. (2013)
  • Author(s): Ogaki K
  • Journal Title: Parkinsonism Relat Disord. Volume: 19 Pages: 15-20
• [Journal Article] Drug Screening for ALS Using Patient-Specific Induced Pluripotent Stem Cells. (2012)
  • Author(s): Egawa N
  • Journal Title: Sci. Transl. Med. Volume: 4 Pages: 1-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of TDP-43 Accumulation by Bis(thiosemicarbazonato)-Copper Complexes. (2012)
  • Author(s): Parker SJ
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular analysis and biochemical classification of TDP-43 proteinopathy. (2012)
  • Author(s): Tsuji H
  • Journal Title: Brain Volume: 135 Pages: 3380-3391
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Methylene Blue Reduced Abnormal Tau Accumulation in P301L Tau Transgenic Mice. (2012)
  • Author(s): Masato Hosokawa
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7
  • Peer Reviewed
• [Presentation] PRION-LIKE PROPERTIES OF PATHOLOGICAL TDP-43 AGGREGATES IN DISEASED BRAINS. (2013)
  • Author(s): Nonaka T
  • Organizer: The 11th International Conference on Alzheimer's Parkinson's Diseases
  • Place of Presentation: Florence, Italy
  • Year and Date: 2013-03-07
• [Presentation] 患者脳に蓄積したTDP-43のプリオン様性質 (2012)
  • Author(s): 野中隆
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-15
• [Presentation] シード依存的な細胞内TDP-43蓄積による細胞死の誘導 (2012)
  • Author(s): 野中隆
  • Organizer: 第31回日本認知症学会学術集会
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2012-10-27
• [Presentation] Intracellular seeding model reproduces characteristic features of affected neurons in TDP-43 proteinopathy. (2012)
  • Author(s): Takashi Nonaka
  • Organizer: The 8th International Conference on Fronttemporal Dementias
  • Place of Presentation: Manchester, UK
  • Year and Date: 2012-09-06
• [Presentation] TDP-43のシード依存的細胞内凝集体形成 (2012)
  • Author(s): 野中隆
  • Organizer: 第53回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-05-24
  • Invited
• [Presentation] Insoluble TDP-43 prepared from diseased brains has prion-like properties.
  • Author(s): Nonaka T et al
  • Organizer: Alzheimer's Association International Conference (AAIC2013)
  • Place of Presentation: Boston, USA
• [Presentation] 患者脳に蓄積したTDP-43のプリオン様性質
  • Author(s): 野中 隆ら
  • Organizer: 第32回日本認知症学会学術集会
  • Place of Presentation: 松本
  • Invited
• [Presentation] 患者脳に蓄積したTDP-43のプリオン様性質
  • Author(s): 野中 隆ら
  • Organizer: 第54回日本神経病理学会総会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 患者脳に蓄積したTDP-43のプリオン様性質
  • Author(s): 野中 隆ら
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Remarks] 東京都医学総合研究所 病態細胞生物研究室
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/dementia/Neuropathol/toppage.html