Hippo pathwayを基盤とするシームレス変性過程の統合理解と治療応用

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H02655
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 岡澤 均 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (50261996)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: TRIAD / ネクローシス / 細胞死 / ハンチントン病 / 神経変性 / 転写 / スプライシング / 治療

Outline of Annual Research Achievements

本研究は神経変性におけるHippo pathwayを介した新たな細胞死(TRIAD)の詳細を解明し、この新たな概念がいかなる神経変性疾患に適応可能かを検証することにある。平成２８年度には、以下の成果を得た。１）ショウジョウバエを用いた遺伝学的スクリーニングによって、TRIADに関与する分子を明らかにした。この結果、Hippo pathwayによる小胞体不安定性につながる直接的経路に加えて、複数のhnRNP遺伝子の発現抑制が及び転写抑制に加えてRNAスプライシング異常が生じており、それが間接経路としてTRIADを増強していることが明らかになった。２）ハンチントン病の原因タンパクである異常ハンチンチンを神経細胞に正常レベルで発現させた場合にも、TRIADが生じていることが明らかになった。これはin vitroの初代培養神経細胞に限らず、in vivoでハンチンチン過剰発現Tgマウスおよび正常レベルの発現をするKIマウスにおいても、同様の細胞死が生じていることを明らかにした。３）TgマウスおよびKIマウスに、Hippo pathwayを抑制するS1Pを投与することにより、ハンチントン病態で生じる小胞体不安定性と細胞死を抑制するとともに、顕著な運動機能の改善をもたらすことが明らかになった。４）ヒト剖検脳を用いた解析により、ヒトのハンチントン病態においてもTRIADが起きていることが明らかになった。これらの成果により、TRIADが少なくともハンチントン病の細胞死のプロトタイプとなりうることが、ほぼ証明できた。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

前述のように、ショウジョウバエを用いた遺伝学的スクリーニングによって、TRIADに関与する分子を明らかにした。この結果、Hippo pathwayによる小胞体不安定性につながる直接的経路に加えて、複数のhnRNP遺伝子の発現抑制が及び転写抑制に加えてRNAスプライシング異常が生じており、それが間接経路としてTRIADを増強していることが明らかになった。ハンチントン病の原因タンパクである異常ハンチンチンを神経細胞に正常レベルで発現させた場合にも、TRIADが生じていることが明らかになった。これはin vitroの初代培養神経細胞に限らず、in vivoでハンチンチン過剰発現Tgマウスおよび正常レベルの発現をするKIマウスにおいても、同様の細胞死が生じていることを明らかにした。TgマウスおよびKIマウスに、Hippo pathwayを抑制するS1Pを投与することにより、ハンチントン病態で生じる小胞体不安定性と細胞死を抑制するとともに、顕著な運動機能の改善をもたらすことが明らかになった。ヒト剖検脳を用いた解析により、ヒトのハンチントン病態においてもTRIADが起きていることが明らかになった。これらの成果は、申請時の予定を上回る進展である。さらに、これらの成果に基づいて、既に３つの論文発表を行った。

Strategy for Future Research Activity

TRIADの適合性について、さらに、ハンチントン病以外の神経変性疾患のモデルマウス、ヒト剖検脳、細胞モデルなどを用いて検証を進める。また、治療開発のシーズとなるべき化合物についてもさらに検証を進める。

Research Products

• [Journal Article] A novel form of necrosis, TRIAD, occurs in human Huntington's disease (2017)
  • Author(s): Yamanishi, E., Hasegawa, K., Fujita, K., Ichinose, S., Yagishita, S., Murata, M., Tagawa, K., Akashi, T., Eishi, Y., Okazawa, H.
  • Journal Title: Acta Neuropathologica Communications Volume: 5 Pages: ID: 19
  • DOI: 10.1186/s40478-017-0420-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The hnRNP-Htt axis regulates necrotic cell death induced by transcriptional repression through impaired RNA splicing (2016)
  • Author(s): Mao, Y., Tamura, T., Yuki, Y., Abe, D., Tamada, Y., Imoto, S., Tanaka, H., Homma, H., Tagawa, K., Miyano, S., Okazawa, H.
  • Journal Title: Cell Death and Disease Volume: 7 Pages: ID: e2207
  • DOI: 10.1038/cddis.2016.101
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Allosteric modulation of the binding affinity between PQBP1 and the spliceosomal protein U5-15kD (2016)
  • Author(s): Mizuguchi, M., Obita, T., Kajiyama, A., Kozakai, Y., Nakai, T., Nabeshima, Y., Okazawa, H.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 590 Pages: 2221-31
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12256
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RpA1 ameliorates symptoms of mutant Ataxin-1 knock-in mice and enhances DNA damage repair (2016)
  • Author(s): Taniguchi, JB., Kondo, K., Fujita, K., Chen, X., Homma, H., Sudo, T., Mao, Y., Watase, K., Tanaka, T., Tagawa, K., Tamura, T., Muramatsu, SI., Okazawa, H.
  • Journal Title: Human Molecular Genetics Volume: 25 Pages: 4432-4447
  • DOI: 10.1093/hmg/ddw272
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HMGB1, a pathogenic molecule that induces neurite degeneration via TLR4-MARCKS, is a potential therapeutic target for Alzheimer's disease (2016)
  • Author(s): Fujita, K., Motoki, K., Tagawa, K., Chen, X., Hama, H., Nakajima, K., Homma, H., Tamura, T., Watanabe, H., Katsuno, M., Matsumi, C., Kajikawa, M., Saito, T., Saido, T., Sobue, G., Miyawaki, A., Okazawa, H.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: ID: 31895
  • DOI: 10.1038/srep31895
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Targeting TEAD/YAP-transcription-dependent necrosis, TRIAD, ameliorates Huntington’s disease pathology (2016)
  • Author(s): Mao, Y., Chen, X., Xu, M.,Fujita, K., Sasabe, K.,Homma, H., Murata, M., Tagawa, K., Tamura, T., Kaye, J., Finkbeiner, S., Blandino, G., Sudol, M., Okazawa, H.
  • Journal Title: Human Molecular Genetics Volume: 25 Pages: 4749-4770
  • DOI: 10.1093/hmg/ddw303
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification of hepta-histidine as a candidate drug for Huntington’s disease by in silico-in vitro-in vivo-integrated screens of chemical libraries (2016)
  • Author(s): Imamura, T., Fujita, K., Tagawa, K., Ikura, T., Chen, X., Homma, H., Tamura, T., Mao, Y., Taniguchi, JB., Motoki, K., Nakabayashi, M., Ito, N., Yamada, K., Tomii, K., Okano, H., Kaye, J., Finkbeiner, S., Okazawa, H.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: ID: 33861
  • DOI: 10.1038/srep33861
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 「特集 「認知症・神経変性疾患の克服への挑戦」によせて」 (2016)
  • Author(s): 岡澤 均
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 67 Pages: 280-280
• [Journal Article] 「1990年以後の神経栄養因子臨床試験からの知見と教訓」 (2016)
  • Author(s): 岡澤 均、本木 和美
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 67 Pages: 291-295
• [Journal Article] 「変性疾患の共通分子病態」 (2016)
  • Author(s): 藤田 慶大、岡澤 均
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 67 Pages: 309-313
• [Journal Article] 「アルツハイマー病の“超早期”治療を可能にする分子メカニズムと治療薬開発」 (2016)
  • Author(s): 岡澤 均
  • Journal Title: 月刊ファームステージ 2016.12月号 Volume: 16 Pages: 39-45
• [Presentation] “Effect of inhibition of synaptic delivery of APP by the loss-of-function mutation of yata for the Drosophila Alzheimer's disease model” (2016)
  • Author(s): Koto Furotani, Takaaki Yajima, Motoharu Toyokawa, Minoru Nakayama, Takuya Tamura, Hitoshi Okazawa, Masaki Sone.
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-01 – 2016-12-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 「変性型認知症の分子メカニズムの共通性と特異性」 (2016)
  • Author(s): 岡澤 均
  • Organizer: 第35回日本認知症学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム（東京）
  • Year and Date: 2016-12-01 – 2016-12-01
  • Invited
• [Presentation] “Effect of inhibition of synaptic delivery of APP by loss-of-function of yata for the Drosophila Alzheimer's disease model” (2016)
  • Author(s): Koto Furotani, Takaaki Yajima, Motoharu Toyokawa, Minoru Nakayama, Takuya Tamura, Hitoshi Okazawa, Masaki Sone.
  • Organizer: 第12回日本ショウジョウバエ研究会
  • Place of Presentation: 立教大学（東京）
  • Year and Date: 2016-09-10 – 2016-09-10
• [Presentation] “Interaction of spliceosomal proteins PQBP1, U5-15kD, and WBP11” (2016)
  • Author(s): Mineyuki Mizuguchi, Yuko Nabeshima, Takayuki Obita, Hitoshi Okazawa.
  • Organizer: The XXVIIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems.
  • Place of Presentation: International Conference Center Kyoto （京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] “Gene therapy to conquer spinocerebellar ataxia” (2016)
  • Author(s): Hitoshi Okazawa
  • Organizer: 第22回日本遺伝子細胞治療学会 (JSGCT2016)
  • Place of Presentation: 虎の門ヒルズフォーラム（東京）
  • Year and Date: 2016-07-30 – 2016-07-30
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] “Fasting activates macroautophagy in neurons of Alzheimer’s disease mice but is insufficient to degrade amyloid-beta” (2016)
  • Author(s): Xigui Chen, Kanoh Kondo, Kazumi Motoki, Hidenori Homma, Hitoshi Okazawa.
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-07-21 – 2016-07-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 「網羅的リン酸化プロテオーム解析による早期AD病態の解明」 (2016)
  • Author(s): 田川 一彦
  • Organizer: 第46回日本神経精神薬理学会年会
  • Place of Presentation: COEX（韓国ソウル）
  • Year and Date: 2016-07-02 – 2016-07-02
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 「SCAに対する新規遺伝子治療法の開発」 (2016)
  • Author(s): 岡澤 均
  • Organizer: 第57回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-20 – 2016-05-20
  • Invited
• [Presentation] “Fasting activates macroautophagy in neurons of AD mice but is insufficient to degrade amyloid-beta” (2016)
  • Author(s): Xigui Chen, Kanoh Kondo, Kazumi Motoki, Hidenori Homma, Hitoshi Okazawa.
  • Organizer: 第57回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-19 – 2016-05-19
• [Presentation] Systematic Analysis of Fly Models Elucidates Sleep disturbance in Huntington’s Disease” (2016)
  • Author(s): Takuya Tamura, Risa Shiraishi, Masaki Sone, Hitoshi Okazawa.
  • Organizer: 第57回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-18 – 2016-05-18
• [Presentation] “Analysis of molecular mechanism and development of therapeutic methods in spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1)” (2016)
  • Author(s): Hikaru Ito, Kyota Fujita, Xigui Chen, Hitoshi Okazawa.
  • Organizer: 第57回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-18 – 2016-05-18
• [Patent(Industrial Property Rights)] HMGB1に対する抗体、及びそれを含有するアルツハイマー病を治療又は予防するための組成物 (2016)
  • Inventor(s): 岡澤 均
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人東京医科歯科大学 株式会社医学生物学研究所
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: US62/372472
  • Filing Date: 2016-08-09
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 神経変性疾患タンパク質の異常凝集を伴って発症する神経疾患に対する予防又は治療剤、及び上記予防又は治療剤のスクリーニング方法 (2016)
  • Inventor(s): 岡澤 均
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人東京医科歯科大学 株式会社ペプチド研究所
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2016-177528
  • Filing Date: 2016-09-12
• [Patent(Industrial Property Rights)] 神経幹細胞の増殖の促進に用いられる製剤、神経幹細胞の減少に関連する疾患の予防又は治療に用いられる製剤（以下略） (2016)
  • Inventor(s): 岡澤 均
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人東京医科歯科大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2016-531427
  • Filing Date: 2016-12-27