2016 Fiscal Year Research-status Report
ザンドホッフ病発症前早期に潜在する神経系分化発達異常の分子機構解明と創薬への応用
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16K08281
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| Research Institution | Meiji Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
大石 一彦 明治薬科大学, 薬学部, 教授 (80203701)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 泰弘 明治薬科大学, 薬学部, 講師 (00531948)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リソソーム病 / 神経分化 / iPS細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「ザンドホッフ病（SD）は、発症前早期に潜在する神経系の分化・発達異常が原因となり、脳神経系の機能が障害され発症する。」とする申請者独自の作業仮説を立証する目的で、当該年度ではまず、SDの発症前早期に神経系の分化・発達異常が生じているのかSDマウスとSD-iPS細胞を用いて検討した。SDマウス胎仔由来神経幹細胞の神経系への分化異常を検討する目的で、SDマウスの胎生期12.5日齢の胎仔脳より神経幹細胞を培養し、神経幹細胞の神経系への分化能を比較検討した。SDマウスはコントロールと比較してニューロンへの分化能が有意に低下し、アストロサイトへの分化能が有意に増加していた。次に、大脳皮質様神経組織を分化誘導できる方法であるSFEBq法を用いて、SD-iPS細胞を神経系へ分化誘導し検討した。SDマウス胎仔由来神経幹細胞での結果と同様に、ニューロンへの分化能が有意に低下し、アストロサイトへの分化能が有意に増加していた。次に、観察された変化がHexb遺伝子の欠損によって直接引き起こされたのかを検討するため、SD-iPS細胞にHexb遺伝子を強制発現させた細胞（HEXB-iPS細胞）で回復するか検討した。SDIA法を用いて神経幹細胞コロニーを分化誘導すると、SD-iPS細胞はwild type-iPS細胞に比べてコロニーの数と面積が有意に減少していた。HEXB-iPS細胞ではSD-iPS細胞で見られたコロニー数と面積の減少が有意に回復していた。また、グルコシルセラミド合成酵素阻害薬のミグルスタットはSD-iPS細胞で見られたコロニー数と面積の減少を有意に回復した。以上のことより、神経系へのin vitro分化異常はSDの病態を反映したものであることが明らかとなった。したがって、SDでは神経系の分化・発達異常が生じていることが示唆される。
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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
SDの発症前早期に神経系の分化・発達異常が起こることを、in vitroとin vivoで明らかにすることを目的として、①SDマウス胎仔由来神経幹細胞の神経分化異常の検証、②SD-iPS細胞の神経分化異常の検証、③SDマウス脳内での神経分化・発達異常の検証、の３項目について検討した。①と②については神経系へのin vitro分化異常が観察され、SDの病態を反映したものであることを示すことができた。③については、15週齢のSDマウス海馬で新生ニューロンの数が有意に減少していることを観察した。その一方で、SDの発症前早期の胎生期12.5日齢での検討には至っていない。この点については次年度に残された検討課題となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、SDの発症前早期の胎生期12.5日齢でのSDマウス脳内での神経分化・発達異常の検証について検討を加える。次に、どのような遺伝子・分子やシグナル伝達系が関わって神経系の分化・発達異常が起こり、SDの発症につながっていくのかを明らかにする目的で、プロテオミクス解析と遺伝子発現解析を行い、Hexb遺伝子の欠損によって変化を受けた神経系への分化能低下に関わる特異的分子を同定する。
申請者らは、SDでは、胎生期での神経幹細胞の分化・発達異常 ⇒無症状期での活性化アストロサイトの増加やミクログリアなどの免疫系細胞の活性化 ⇒炎症・自己免疫系の活性化 ⇒神経変性や神経細胞死、が継時的に生じ発症すると考えている。そこで、自己抗体を介した免疫応答の活性化とアストログリオーシスの関連性を解明することを目的として、SDモデルマウス（Hexb－/－）と免疫反応抑制マウス（FcRγ－/－）を組み合わせたマウスを用いて、SDマウスでは、FcRγを介した免疫応答によりアストログリオーシスが無症状期から起こっていることを明らかにすることが新たな検討課題となる。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額（B-A）970円は、消耗品の一部が当初より安価となっていたため生じたものである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度研究経費に上乗せし、次年度研究計画の遂行のために使用する予定である。
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[Journal Article] FcRγ-dependent immune activation initiates astrogliosis during the asymptomatic phase of Sandhoff disease model mice.2017
Author(s)
Ogawa Y, Sano T, Irisa M, Kodama T, Saito T, Furusawa E, Kaizu K, Yanagi Y, Tsukimura T, Togawa T, Yamanaka S, Itoh K, Sakuraba H, Oishi K
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 7
Pages: 40518
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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