Research on the molecular mechanism of singularity phenomenon in neurological disorders

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Singularity biology
• Project/Area Number: 18H05414
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 坂内 博子 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40332340)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高島 明彦 学習院大学, 理学部, 教授 (00154774) ; 廣島 通夫 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (20392087)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: タウ / 光遺伝学 / ゲノム編集 / イメージング / アルツハイマー病

Outline of Annual Research Achievements

凝集したタウを可視化する新規プローブ候補のスクリーニングを進めるために、前年度に引き続き、生細胞でタウの凝集をコントロールするシステムの確立を行った。
生細胞でタウを可視化するために、SNAP-Tagを融合したタウ(P301L変異を含む）タウをゲノム編集でノックインしたNeuro2a細胞を作成した。SNAP-TMR色素を使って、生細胞において導入されたタウを可視化することができた。タウ全長と、タウの微小管結合領域をこのゲノム編集細胞の外液に投与したところ、過剰発現されたタウが凝集体様の構造を作っていることが示された。
タウの凝集を光遺伝学的にコントロールするツールの２種類を、ゲノム編集によりNeuro2a細胞に導入し、恒常的にそれを発現するシングルコロニーを単離して、セルラインを確立した。青色光を照射して１０分後には、細胞内に凝集体状の構造が生成されることがわかった。青色光を一晩照射すると、ツールに含まれるタウの領域によって生成される構造体の形が異なることが見出された。
この光遺伝学的タウ凝集ツール候補を、アデノ随伴ウイルスを用いて神経細胞に導入し、タウの凝集が誘導されるかを検討した。青色光照射により凝集体様構造が確認された。青色光非照射の細胞においても数は少ないながらも凝集体様構造ができていたことから、神経細胞においてはタウ過剰発現による効果も凝集に関わる可能性も考えられる。
以上のことから、(1)細胞外からのタウの投与、(2) 細胞内タウの光遺伝学的操作　という２種類の凝集体様構造を誘導する方法が複数確立されたといえる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

複数のタウ凝集導入法は発見されたが、実際のタウプローブのスクリーニングが十分に行われていない。

Strategy for Future Research Activity

今回確立したタウ凝集誘導法を利用して、凝集タウプローブのスクリーニングを進めていく。それと並行して、イメージング、生化学を併用して、今回誘導したタウ凝集がどのような特性を持つのかを明らかにする。また、タウ凝集誘導を行った細胞において、膜分子の１分子動態解析を行い、タウの凝集が細胞膜にもたらす効果を明らかにする。