2016 Fiscal Year Research-status Report
ALS/FTLDの治療ターゲット同定を目指した分子病態の解明
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15K09323
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
伊東 大介 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (80286450)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 筋萎縮性側索硬化症 / 前頭側頭葉変性症 / FUS / TDP-43 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2011年に報告されたC9orf72遺伝子非翻訳領域6塩基反復配列異常伸長は、C9orf72タンパクの生理機能が未知でありながらALS/FTLDの最も頻度の高い遺伝子変異であることが示され、その分子病態は大きな注目を集めている(c9ALS/FTD)。この遺伝子変異による運動ニューロン障害には3つの病態メカニズムが想定されている。即ち1) 異常伸長によるC9orf72の発現低下(haplo insufficiency）、2)異常伸長反復配列RNAへの核内RNA結合蛋白異常集積（RNA toxicity）、3) 異常伸長反復配列からのnon ATG翻訳によるDRP (dipeptiderepeat protein)(poly glycine-alanine (GA), poly glycine-proline (GP), poly glycine-arginine (GR)およびpoly proline-alanin(PA), poly proline-arginine(PR))の合成・蓄積による細胞毒性があげられる。我々は、塩基性の強いpoly-PR に注目して細胞毒性を詳細に検討を進めた。ALS患者剖検脳では、gemini of coiled bodyやCajal bodyが減少していることが病理所見より報告されている。poly-PRをHela細胞に導入すると有意にgemini of coiled bodyやCajal bodyが減少しており、ALSの病態を反映しているものと考えられた。さらに、poly-PRにより遺伝子発現の網羅的解析を行うため、poly-PR-GFPをHela細胞に導入しFACSにて回し、RNA-sequence T (Illumina HiSeq 2500 platform)を行い変動する遺伝子を解析した。DAVID bioinformatics (https://david.ncifcrf.gov/)によるGene ontology 解析では、nucleosomeに関連する遺伝子群、Heat shockに関する遺伝子群のそれぞれ上昇と低下が認められた。今後は、さらに神経変性に関連する遺伝子の絞り込みを行い、治療ターゲットに繋がる遺伝子の同定をすすめたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究に関連して、下記4つの国際紙に論文掲載された。ALSの病態解明に向けて確かな進達を認めている。特に、論文3は、日経産業新聞(2016年7月5日)、時事通信（7月12日) 毎日新聞(7月21日)等各紙にて報道された．YAHOO！JAPANニュース（7月12日) は、一時は急上昇ランキング（IT・科学）1位となった。
1)Osaka M, Ito D, Suzuki N. Disturbance of proteasomal and autophagic protein degradation pathways by amyotrophic lateral sclerosis-linked mutations in ubiquilin 2. Biochem Biophys Res Commun. 2016;472(2):324-31.
2)Shiihashi G, Ito D, Yagi T, Nihei Y, Ebine T, Suzuki N. Mislocated FUS is sufficient for gain-of-toxic-function amyotrophic lateral sclerosis phenotypes in mice. Brain. 2016;139(9):2380-94.
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、モデル動物の確立を目指す。C9orf72塩基反復配列異常伸長のモデル動物の樹立を目的に、DRP cDNAを、Thy-1プロモーターカセットの下流に導入しDRPトランスジェニックマウの作成を行っている. 本年は上記の結果よりpoly-PR-GFPのトランスジェニックマウス確立を試みた。本マウスは、DRPの蓄積が神経変性のトリガーとなることをin vivoで証明するとともに、新規治療戦略の確立、バイオマーカー、薬剤の評価に強力な役割を担うと期待できる. poly-PRトランスジェニックマウスの1ライン（#PR-6）で、運動神経変性を示すAbnormal limb reflexの出現を確認しているが、12週の時点でその他大きな運動障害は認めていない. 今後は、生化学的（TDP-43、不溶分画、細胞質分画）、組織学的検査を行いその神経変性過程を検討する. 行動解析としては生存曲線を比較するとともに、footprint、Rota-rod treadmill、hanging wire testを評価して運動能力、活動性を定量的に解析する.
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[Presentation] Novel FTD model mice expressed cytoplasmic FUS in a toxic gain of function manner.2017
Author(s)
Shiihashi G, Ito D, Hayashi Y, Itohara S, Hayashi K, Nakajima K, Otsuka S, Yuzaki M, Suzuki N.
Organizer
The 13th International Conference on Alzheimer's and Parkinson's Diseases and Related Neurological Disorders,
Place of Presentation
Vienna, Austria
Year and Date
2017-03-31 – 2017-04-02
Int'l Joint Research
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