Research on the molecular mechanism of singularity phenomenon in neurological disorders

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Singularity biology
• Project/Area Number: 18H05414
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: Bannai Hiroko 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) ; 松本 弦 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 講師 (50415303) ; 松田 恵子 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (40383765)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: シンギュラリティ / タウ / 光遺伝学 / アルツハイマー病 / 脳神経疾患 / １分子イメージング / プローブ開発

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to answer two questions: (1) When and where do "singularity cells," which acquire the ability to propagate and accumulate toxic tau oligomers, arise?　(2) When, how, and how rapidly do tau oligomers released from singularity cells propagate to the cerebral cortex?
We established a technique to induce tau supramolecular complexes such as tau oligomers and tau aggregates by light irradiation. We also found candidate probes for the detection of tau oligomers. We identified the effects of intracellular and extracellular tau on neuronal synapses. We established a technique to analyze the dynamics of intracellular tau oligomers at single molecule resolution.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

タウが毒性を持つオリゴマー・凝集核へと変化する過程を可視化ようとする本研究は、アルツハイマー病の始まりの瞬間におこっている現象を明らかにするという意義がある。タンパク質の凝集を原因とする脳神経疾患は、パーキンソン病、ALS、プリオン病、ポリグルタミン病など数多く存在する。本研究の成果を受けて将来的にタウが細胞内で超分子複合体を形成する過程を明らかにできれば、同様にタンパク質凝集を出発点とする脳神経疾患の発症機構を理解するための新しい研究戦略を創生できると期待される。