Generation of new mouse model for Parkinson's disease(Fostering Joint International Research)

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15KK0354
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 舩山 学 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70468578)
• Project Period (FY): 2015 – 2017
• Keywords: パーキンソン病 / ミトコンドリア / 呼吸鎖複合体 / 解糖系 / ノックアウト細胞 / iPS細胞 / 活性酸素

Outline of Annual Research Achievements

遺伝性パーキンソン病の新規原因遺伝子であるcoiled-coil-helix-coiled-coil-helix domain containing 2 (CHCHD2) の遺伝子改変マウスを作出し、その適切な解析法を探るためCRISPR/Cas9システムで作成したCHCHD2ノックアウト細胞やCHCHD2変異陽性パーキンソン病患者から作成したiPS細胞をもちいて表現型の解析を実施した。これまでの研究からCHCHD2はミトコンドリアに局在し、ミトコンドリア呼吸鎖複合体に関与していることがわかっている。そこで、ミトコンドリア病やミトコンドリア機能解析で著名なシドニー大学Carolyn M Sue教授主宰の研究室へ8か月間訪問し、各種解析を実施した。
CHCHD2ノックアウト細胞の解析の結果、ミトコンドリア呼吸量が基礎呼吸、最大呼吸ともにコントロール細胞に比べ著しく低下し、反して解糖系は活性化していた。またATP量とATP合成能もコントロール細胞に比べ著明に低下していた。ATP量はCHCHD2ノックアウト細胞に野生型CHCHD2を過剰発現することでコントロール細胞と統計学的に差がなくなるレベルまで回復した。さらにCHCHD2ノックアウト細胞はミトコンドリア膜電位と活性酸素種が上昇していた。
呼吸鎖酵素複合体の活性を測定した結果、CHCHD2ノックアウト細胞では複合体IV活性が著明かつ有意に低下しており、CHCHD2ノックアウト細胞のミトコンドリアにおける表現型はこの酵素活性低下に起因していることが示唆された。
CHCHD2変異陽性iPS細胞ではCHCHD2の発現量がmRNAレベル、タンパク質レベルともにコントロールiPS細胞と比べ明らかに減少しており、CHCHD2変異によって何らかの発現抑制がおきることでミトコンドリアの活性低下に影響していることが予想された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] シドニー大学(オーストラリア) (2016)
  • Year and Date: 2016-10-03 – 2017-06-01
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: シドニー大学
  • Co-investigator Overseas: Carolyn M Sue
  • Job Title: Professor
• [Journal Article] Serum caffeine and metabolites are reliable biomarkers of early Parkinson’s disease. (2018)
  • Author(s): Fujimaki M, Saiki S*, Li Y, Kaga N, Taka H, Hatano T, Ishikawa KI, Oji Y, Mori A, Okuzumi A, Koinuma T, Ueno SI, Imamichi Y, Ueno T, Miura Y, Funayama M, Hattori N
  • Journal Title: Neurology Volume: 90 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1212/WNL.0000000000004888
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic analysis of TMEM230 in Japanese patients with familial Parkinson’s disease. (2018)
  • Author(s): Conedera SA, Li Y, Funayama M, Yoshino H, Nishioka K, Hattori N
  • Journal Title: Parkinsonism Relat Disord Volume: 48 Pages: 107-108
  • DOI: 10.1016/j.parkreldis.2017.12.020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] COQ2 variants in Parkinson's disease and multiple system atrophy. (2018)
  • Author(s): Mikasa M, Kanai K, Li Y, Yoshino H, Mogushi K, Hayashida A, Ikeda A, Kawajiri S, Okuma Y, Kashihara K, Sato T, Kondo H, Funayama M, Nishioka K, Hattori N
  • Journal Title: J Neural Transm (Vienna) Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s00702-018-1885-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel mutation of CHCHD2 p.R8H in a sporadic case of Parkinson's disease. (2017)
  • Author(s): Ikeda A, Matsushima T, Daida K, Nakajima S, Conedera S, Li Y, Yoshino H, Oyama G, Funayama M, Nishioka K, Hattori N
  • Journal Title: Parkinsonism Relat Disord Volume: 34 Pages: 66-68
  • DOI: 10.1016/j.parkreldis.2016.10.018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loss of Parkinson's disease-associated protein CHCHD2 affects mitochondrial crista structure and destabilizes cytochrome c. (2017)
  • Author(s): Meng H, Yamashita C, Shiba-Fukushima K, Inoshita T, Funayama M, Sato S, Hatta T, Natsume T, Umitsu M, Takagi J, Imai Y, Hattori N
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 8 Pages: 15500
  • DOI: 10.1038/ncomms15500
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mutation screening of PLA2G6 in Japanese patients with early onset dystonia-parkinsonism. (2017)
  • Author(s): Yamashita C, Funayama M, Li Y, Yoshino H, Yamada H, Seino Y, Tomiyama H, Hattori N
  • Journal Title: J Neural Transm (Vienna) Volume: 124 Pages: 431-435
  • DOI: 10.1007/s00702-016-1658-7
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CHCHD2 DEFICIENCY LEADS TO MITOCHONDRIAL DYSFUNCTION AND INCREASING OXIDATIVE STRESS IN HUMAN NEUROBLASTOMA SH-SY5Y CELLS. (2017)
  • Author(s): Funayama M, Park JS, Amo T, Funayama T, Akamatsu W, Sue CM, Hattori N
  • Organizer: XXIII World Congress of Neurology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A novel variant of CHCHD2 in a patient with sporadic Parkinson's disease. (2017)
  • Author(s): Funayama M, Ikeda A, Matsushima T, Daida S, Nakajima S, Conedera S, Li Y, Yoshino H, Oyama G, Nishioka K, Hattori N
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第62階大会
• [Remarks] 順天堂大学プレスリリース
  • URL: http://www.juntendo.ac.jp/news/20170607-01.html
• [Remarks] 順天堂大学プレスリリース
  • URL: http://www.juntendo.ac.jp/news/20180104-01.html