2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of defective neural communication in motor neuron diseases
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17H04195
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
勝野 雅央 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (50402566)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐橋 健太郎 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (90710103)
井口 洋平 名古屋大学, 医学部附属病院, 医員 (80790659)
橋詰 淳 名古屋大学, 医学部附属病院, 医員 (00637689)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 運動ニューロン疾患 / エクソサイトーシス / インスリン / カルシウムチャンネル / DREADD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）運動ニューロン変性における細胞間コミュニケーション異常の分子機構解明
ExocytosisにおけるTDP-43機能とその病態を明らかにするため、膵ベータ細胞株（MIN6）においてTDP-43をノックダウンし、インスリン分泌機能低下を生化学的解析および分子画像解析（TIRFおよびCaイメージング）により解析したところ、TDP-43の発現低下に伴いグルコース負荷時のインスリン分泌が低下し、TIRFにおいても早期のインスリンexocytosisが抑制された。網羅的遺伝子発現解析により、TDP-43ノックダウン時に小胞分泌に関わるCaチャンネル（Cacna1c）の発現が低下することが示され、その原因としてCacna1cのプロモーター活性がTDP-43のノックダウンにより低下することが示された。TDP-43をノックダウンしたMIN6にCacna1cを強制発現することでインスリン分泌が回復した。AAV-RIP-Creを用いた膵島特異的ノックアウトにより、グルコース負荷時のインスリン初期分泌が低下し、in situ hybrydizationにおいてCacna1cのmRNAの発現低下が示された。
（２）神経活動による運動ニューロン・骨格筋システム変性の時空間的病態変化の解析
SOD1 G93AマウスとVAChT-Creマウス、および全身性にfloxed stop codonの下流でhM3Dqを発現するトランスジェニックマウスを交配することで、下位運動ニューロンにのみhM3Dqを発現するマウスを得た。このマウスにCNOを腹腔内投与し、下位運動ニューロンを選択的に興奮（hM3Dq）させ、Rotarodなど運動機能の変化を解析したところ、マウスの運動機能自体には明らかな変化は認めらなかったが、病理学的解析においてマウス脊髄運動ニューロンの萎縮が認められた。
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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
運動ニューロン変性における細胞間コミュニケーション異常の分子機構解明については、AAVなどを用いてin vivoにおける仮説の検証を進めることができ、当初の予定よりも研究が進展した。一方、神経活動による運動ニューロン・骨格筋システム変性の時空間的病態変化の解析については得られたマウスの運動機能解析では明らかな変化が見られなかったものの、病理学的変化が認められたことから、今後マウス蛋白質・遺伝子レベルでの解析を進めるとともに、培養細胞を用いた検証を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
運動ニューロン変性における細胞間コミュニケーション異常の分子機構解明については、マウス皮質ニューロンにおけるTDP-43の機能についても解析を進める。神経活動による運動ニューロン・骨格筋システム変性の時空間的病態変化の解析についてはNSC34など培養細胞に変異SOD1とhM3Dqを発現させた際のSOD1蛋白質の発現や細胞障害の変化を解析する。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Biomarker-based analysis of preclinical progression in spinal and bulbar muscular atrophy.2018
Author(s)
Hijikata Y, Hashizume A, Yamada S, Inagaki T, Ito D, Hirakawa A, Suzuki K, Atsuta N, Tsuboi T, Hattori M, Hori A, Banno H, Sobue G, Katsuno M.
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Journal Title
Neurology
Volume: 90
Pages: e1501-e1509
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Altered Tau Isoform Ratio Caused by Loss of FUS and SFPQ Function Leads to FTLD-like Phenotypes.2017
Author(s)
25.Ishigaki S, Fujioka Y, Okada Y, Riku Y, Udagawa T, Honda D, Yokoi S, Endo K, Ikenaka K, Takagi S, Iguchi Y, Sahara N, Takashima A, Okano H, Yoshida M, Warita H, Aoki M, Watanabe H, Okado H, Katsuno M, Sobue G.
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Journal Title
Cell Rep.
Volume: 8
Pages: 1118-1131
DOI
Peer Reviewed
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