オートファジーによるtau病理の形成と伝播‐そのメカニズムと意義の解明‐

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K19057
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 梅田 知宙 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 助教 (70549790)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: オートファジー

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は、「分泌性オートファジー」という新たな機構を提唱し、これが神経変性疾患での異常タンパク質の細胞内蓄積と細胞間伝播の関係に寄与するものと考え、2年目の本年度は、１．tau病理伝播マウスモデルの確立、２．病理タンパク質の「分泌性オートファジー」による細胞外分泌の確認を目指した。

１．著者の作製した野生型ヒトtau発現モデルtau264マウスを用い、AD脳抽出物注入による病理伝播モデルの確立を試みた。初年度の研究から、注入後1、2ヶ月の時点でtau病理NFTの形成が認められなかったことを踏まえ、本年は注入後6ヶ月での評価を行った。まず、注入後6ヶ月のマウスにおいてモリス水迷路試験を行い、これらの認知機能の評価を行った。その結果、注入群において有意な認知機能の低下を確認した。行動試験後、これらマウスから脳切片を作成し、tau病理について評価を行った。その結果、海馬および嗅内皮質で異常リン酸化tauの神経細胞内蓄積と、Gallyas銀染陽性となるNFTの形成を検出した。さらに、記憶障害およびtau病理の出現に一致して、海馬におけるシナプス消失と、神経細胞脱落の傾向を認めた。Tau病理伝播モデルとして、分泌性オートファジーの検証に有用なモデル系の確立に成功した。（現在投稿準備中）
２．著者らは新しいオートファジー促進剤Xの開発に成功した（unpublished, 現在投稿中）。これを古典的ADモデルマウスTg2576に対し投与を行った。その結果、Tg2576マウスの神経細胞内に蓄積したAβオリゴマーが減少し、その一方で細胞外に不溶性凝集体として蓄積したAβが老人斑としてその増加が観察された。以上の結果は、オートファジー促進剤Xが分泌性オートファジーを亢進した結果、細胞内の毒性Aβが細胞外へ排出され、細胞外において無毒化されたAβとして老人斑を形成したものと考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

Tau病理伝播マウスモデルが確立された。これを用いて、神経病理伝播へのオートファジーの寄与を検証できる。
さらに、オートファジー促進剤Xの開発に成功したことで、オートファジーによる細胞内Aβの排出促進と細胞外でのAβ無毒化を確認できた。これは「分泌性オートファジー」の存在を示唆しており、この機構がtau病理についても同様に、tauの無毒化と伝播に働くことが期待される。

Strategy for Future Research Activity

オートファジー欠損細胞に対しヒトtauの遺伝子導入を行い、tauの分泌障害と細胞内蓄積、およびtauフィブリルの形成を確認し、NFT細胞モデルを作製する。このNFT細胞モデルにおいてp62発現をノックダウンし、毒性tauの増加を確認することで、p62によるtauの無毒化を明らかにしたい。さらに、NFT細胞モデルのオートファジー因子を遺伝子導入によって補完することで、オートファジーとtau分泌が共に回復することを確認し、オートファジーによるtau分泌を明らかにしたい。

オートファジー促進剤Xをtauopathyモデルマウスに投与し、tau病理伝播への効果を検証する。合わせてAβオリゴマー細胞内蓄積モデルマウスにもその効果を検証する。これらを通じてオートファジー促進剤Xの抗認知症薬としての潜在能力の開発にも注力したい。

Research Products

• [Journal Article] Mutation-induced loss of APP function causes GABAergic depletion in recessive familial Alzheimer’s disease: analysis of Osaka mutation-knockin mice (2017)
  • Author(s): Tomohiro Umeda, Tetsuya Kimura, Kayo Yoshida, Keizo Takao, Yuki Fujita, Shogo Matsuyama, Ayumi Sakai, Minato Yamashita, Yuki Yamashita, Kiyouhisa Ohnishi, Mamiko Suzuki, Hiroshi Takuma, Tsuyoshi Miyakawa, Akihiko Takashima, Takashi Morita, Hiroshi Mori, Takami Tomiyama
  • Journal Title: Acta Neuropathologica Communications Volume: 5 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40478-017-0461-5
  • Peer Reviewed / Open Access