Establishment of KK rat strain as a model for neuroaxonal dystrophy

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K21114
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 田中 美有 京都大学, 医学研究科, 特定研究員 (00756893)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 神経軸索ジストロフィー / 神経変性疾患 / 脳神経疾患 / 疾患モデル / 病理学

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ENUミュータジェネシスにおいて発見された、若齢時から後肢の歩行異常・運動障害を呈するミュータント系統（KK ラット）に着目した。KK ラットの原因遺伝子の同定と、詳細な病態評価を行うことによって、本系統を新たな神経軸索ジストロフィー（NAD） モデル動物として樹立すること目的として解析を進めた。
1. CRISPR/Casシステムによるkk遺伝子変異ラットの作製：前年度までの研究により同定した、KK ラットの原因遺伝子kkが、KKラットの真の責任遺伝子であることを立証するため、前年度に検討したTgレスキュー実験から、CRISPR/Casシステムを用いた検索に切り替えて検討を行った。具体的には、KKラットで同定した点変異を背景系統F344 ラットに導入し、その遺伝子改変ラットの表現型を確認する計画であったが、研究期間内に目的の遺伝子改変ラットを得ることができなかった。
引き続き、目的の遺伝子改変ラットが得られ次第、体重変化、歩行異常・後躯麻痺発症の有無、神経病理組織学的異常の有無などを経時的に解析する予定である。
2．KKラットの神経病理学的解析：免疫組織化学染色および電子顕微鏡観察により、詳細なスフェロイドの性状解析を実施した。スフェロイド内にはシナプス関連蛋白、ニューロフィラメント、ユビキチンが蓄積していた。電子顕微鏡観察では、dense bodyや変性したミトコンドリア、膜状・管状構造がスフェロイド内に蓄積していることを明らかにした。これらの結果より、KKラットにおける軸索輸送の異常やシナプス機能の異常が示唆された。
3. KKラットの中枢神経系・造血器における遺伝子発現変化の解析：KKラットで病変の認められる中枢神経系（脊髄）・造血器（脾臓・胸腺）について、発現変動の認められる遺伝子を確認するため、次世代シーケンサーによるRNA-seq解析を実施した。現在、その解析結果のデータを詳細に解析中である。