Development of novel cellular models for Parkinson's disease focusing on energy-homeostasis

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K09676
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 舩山 学 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70468578)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: パーキンソン病 / ミトコンドリア / 複合体IV / ATP / 酸素呼吸 / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

CHCHD2遺伝子変異の病態生理機能を解析するために、今年度は昨年度未実施であったメチル化解析について新たにデザインしたプライマーを数組作成し検討したが、目的のPCR産物を得ることが出来ず断念した。一方、CHCHD2変異陽性患者iPS細胞からドーパミン細胞へ分化させた試料を用い、ミトコンドリア機能について詳細に解析した結果、酸素消費度の測定からATP合成、最大呼吸がコントロール細胞に比べ有意に低下していることが明らかとなった。さらにATP量とATP合成能を生化学的に解析した結果、いずれもコントロール細胞に比べ有意に低下していた。従って、パーキンソン病の発症原因であるCHCHD2遺伝子変異はミトコンドリアの酸素呼吸障害を引き起こすことが判明した。さらにヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞をCRISPE/Cas9システムを用いてCHCHD2ノックアウト細胞を2ライン追加で作成し、昨年までに作成したCHCHD2ノックアウト細胞と表現型の比較を行った。その結果、ATP量、ATP合成能や酸素呼吸は既作成CHCHD2ノックアウト細胞と同様に野生型細胞に比べ有意に低下していた一方、当初作成したノックアウト細胞で亢進していた解糖系も低下傾向であった。さらに既作成ノックアウト細胞はミトコンドリア呼吸差複合体の構成タンパクであるMTCO2が減少したが、新規作成細胞はMTCO2は不変でCOA4が減少していた。いずれのタンパクも複合体IVに関与するため、CHCHD2は複合体IVの機能調節に関与していることが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Clinical heterogeneity of frontotemporal dementia and Parkinsonism linked to chromosome 17 caused by MAPT N279K mutation in relation to tau positron emission tomography features (2019)
  • Author(s): Ikeda A, Shimada H, Nishioka K, Takanashi M, Hayashida A, Li Y, Yoshino H, Funayama M, Ueno Y, Hatano T, Sahara N, Suhara T, Higuchi M, Hattori N
  • Journal Title: Movement Disorders Volume: 34 Pages: 568～574
  • DOI: 10.1002/MDS.27623
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GCH1 mutations in dopa-responsive dystonia and Parkinson’s disease (2018)
  • Author(s): Yoshino H, Nishioka K, Li Y, Oji Y, Oyama G, Hatano T, Machida Y, Shimo Y, Hayashida A, Ikeda A, Mogushi K, Shibagaki Y, Hosaka A, Iwanaga H, Fujitake J, Ohi T, Miyazaki D, Sekijima Y, Oki M, Kusaka H, Fujimoto K, Ugawa Y, Funayama M, Hattori N
  • Journal Title: Journal of Neurology Volume: 265 Pages: 1860～1870
  • DOI: 10.1007/s00415-018-8930-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolated nigral degeneration without pathological protein aggregation in autopsied brains with LRRK2 p.R1441H homozygous and heterozygous mutations (2018)
  • Author(s): Takanashi M, Funayama M (Contributed equally), Matsuura E, Yoshino H, Li Y, Tsuyama S, Takashima H, Nishioka K, Hattori N
  • Journal Title: Acta Neuropathologica Communications Volume: 6 Pages: 105
  • DOI: 10.1186/s40478-018-0617-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] パーキンソン病の分子遺伝学研究 (2018)
  • Author(s): 舩山学
  • Organizer: 第59回日本神経学会学術大会
  • Invited
• [Presentation] A novel mutation of LRRK2 p.V1447M in familial Parkinson's disease (2018)
  • Author(s): 池田彩, 吉野浩代, 大山彦光, 吉田亘佑, 木村隆, 木谷光博, 沼尾文香, 鈴木圭輔, 卜部貴夫, 中山宜昭, 伊東秀文, 菅野直人, 河野智, 宮嶋裕明, 木村活生, 上田直久, 田中 章景, 舩山 学, 西岡 健弥, 服部信孝
  • Organizer: 第59回日本神経学会学術大会
• [Presentation] Novel Parkinson’s disease families with LRRK2 p.R1441H homozygous and heterozygous mutation in Makurazaki region (2018)
  • Author(s): Yoshino H, Takanashi M, Funayama M, Matsuura E, Li Y, Tsuyama S, Takashima T, Nishioka K, Hattori N
  • Organizer: 日本人類遺伝学会 第63回大会
• [Presentation] Brain pathology, functional analysis and fly models of CHCHD2 p.T61I (2018)
  • Author(s): Nishioka K, Ikeda A, Meng H, Takanashi M, Yoshino H, Li Y, Imai Y, Funayama M, Hattori N
  • Organizer: Genetic Epidemiology of Parkinson's Disease 2018
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 脳神経内科紹介 研究紹介【研究実績・研究内容】
  • URL: http://www.juntendo-neurology.com/n-kenkyu-syoukai.html