In vivoスクリーニングシステムを用いたタウ蓄積阻害剤探索

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K07050
• Research Institution: Gakushuin University
• Principal Investigator: 吉池 裕二 学習院大学, 理学部, 研究員 (90415331)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: タウオパチー / アミロイド / 神経原線維変化

Outline of Annual Research Achievements

アルツハイマー病を含むタウオパチーと呼ばれる一連の病気に特徴的な病理像はタウタンパク質が凝集し脳内に蓄積することである。蓄積するタウタンパク質、細胞の種類、脳内の部位がそれぞれの疾患で異なることはよく知られているが、最近は凝集体の微細構造にも違いがあることがわかってきた。とはいえ凝集タウの発見以来今日まで分からないことは、その線維状の凝集物が病態にどのような役割を果たしているかということである。当初、タウの凝集を抑制するような物質の探索からその課題に迫ろうと考えたが、タウが凝集するプロセスについて解明することから標的とすべきポイントを見出すこととした。
これまでショウジョウバエにヒトのタウを発現させたモデルを用いて老化に伴って脳内のタウが凝集し不溶化するプロセスを捉えることに成功した。ヒトに比べて遥かに短い生体の僅か数ヶ月ののライフスパン中にタウタンパク質が凝集し不溶性を獲得することを科学的に評価できたことになる。また全体としては軽度な不溶性を獲得した段階においてもその割合は少ないと想像されるものの、大変高い不溶性を獲得したタウも存在することも分かった。この凝集物を免疫沈降の後、AFMにて観察すれば僅かながら線維状の凝集物も見られた。これは過去にショウジョウバエモデルにおいて線維化したタウは見つけられないとされていたことと一致しない発見であった。神経原線維変化が無くても神経変性は起こるというというのはあたかも凝集すること自体に病態における役割がないかのごとき解釈もされうるが、加齢にともない短期間で不溶性タウの蓄積に伴って行動異常や複眼の変性が生じることを鑑みればやはり凝集・不溶化には病態における役割があることを示している。
これらの結果の解析を行い、公表にむけて論文化に取りかかった。ヒト脳に見られるような高度な凝集化産物ではなく、凝集のプロセスに焦点をあてた報告を執筆している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

アルツハイマー病の領域においては創薬標的としてアミロイドβへの開発の失敗もあり、タウへの注目が増している。タウはその疾患の発症機序において後期におこる病理プロセスであると考えられているが、その脳内蓄積の度合いと臨床症状との相関性の高さから病態により直接的な役割を担うという考えもある。タウの凝集を抑制するような物質の探索ということで当研究を始めたが、タウ分子同士の会合を抑制するような物質の探索でもなくまた抗体によるその除去を目的とした探索でもない、タウ病態の形成、すなわちタウの凝集・不溶化の抑制を目指す研究である。
ショウジョウバエモデルを用いてそのような物質を効率よく探索するためには病態自体の理解から介入のきっかけとなるポイントを見出す必要性を考え、タウの蓄積の生化学解析を行うこととした。その結果、加齢にともなうタウの不溶性の獲得を示すデータを得ることに成功した。
不溶性が高ければ高いほど生体にとっての異物が存在することになりその除去が病態の改善につながると期待されるが、神経原線維変化の不溶性は極めて高く、免疫機構を利用したその除去法が果たして可能なのか、また可能であったとしてその時点で症状の改善につながるのかは今後の検証が待たれる。一方、ショウジョウバエのモデルで見られた不溶化の最初のプロセスを解明し、その抑制を試みることも効果的な創薬へのアプローチとなるのではないかと考える。サルコシルのような両親媒性の分子に対して可溶性を獲得するということは体液中での不溶化には疎水性相互作用が関係しているであろうから、その責任部位に特異的に結合しかつ水溶性を上げるような細胞膜透過性の両親媒性の物質が候補になる。タウ病態を改善する特定の物質を同定するまでには至っていないが、その物質が持つべき性質は分かった。これらのことを公表することでタウを標的とした今後の創薬にとっての参考になればと考える。

Strategy for Future Research Activity

まず本研究でこれまでに得られたタウの凝集・不溶化のプロセスについてのデータ解析を進めてそのデータから見出されるであろう知見をもとに次の研究の方向性を考えることになる。現在までのところタウはリン酸化された状態で不溶性を獲得していることがわかった。リン酸基がつくことで不溶性が増すのか不溶性が増した結果リン酸基が付くのかまでは分からないが、疎水性相互作用に加担するような環境・修飾がタウの凝集・不溶化プロセスのはじめにあるように思われる。また一方でサルコシルにも不溶な凝集体の形成はβシート化して線維化することで疎水性部分を内側に閉じ込めてなるように思われる。In vitroアッセイでよく知られる凝集核の形成と線維伸長という二つのプロセスのいずれかに影響する分子を探索する上で、上記の事は参考になるのではないかと考える。すなわち凝集核形成阻害であれば疎水性相互作用を抑制するようなもの、一方、線維伸長阻害であればβシート形成部位と言われる部位をターゲットとするものが考えられる。
現在、タウを標的とした創薬アプローチでは免疫療法がもっとも進んでいるが、抗体が標的とするタウの部位は大きく分けて三つである。N末端を標的とするもの、微小間結合部位を含む中間領域を標的とするもの、そしてC末端側を標的とするものがある。残念ながらショウジョウバエモデルへの投与では抗体の効果を検証することは出来ないが、そのモデルから抽出したタウの各分画の抗体との反応性や可溶性への影響を調べることでどのような抗体がタウの凝集・不溶化を効果的に阻害するかをex vivoにて評価できる。
今後は、これまでの研究から得られた知見ならびに考察をまとめて今年度中に公表することでこれからの創薬への検討素材となるような情報を領域に提供する一方、各フラクションの抗体との反応性やタウの可溶性への影響を解析することで今後の創薬への可能性を探る。

Causes of Carryover

[理由]2017年度中にほぼ全ての実験データの収集を終えて2018年度はデータの解析およびそのまとめに取りかかった。まとめの段階で学会発表に応募するタイミングを逸し、その旅費にあてるつもりであった予算を余らせる結果となった。
[使用計画]2019年度中には学会発表と論文による報告をしたいと考えている。学会発表には参加費や旅費など、また論文報告には時間短縮のため、場合によっては外部ベンダーに執筆や投稿事務処理などを委託することも検討する。それらの費用に予算をあてる。