2019 Fiscal Year Research-status Report
Study on the mechanism of inflammation in the CNS of gangliosidosis
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17K10057
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
山中 正二 横浜市立大学, 附属病院, 准教授 (80264604)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 章 横浜市立大学, 医学研究科, 客員講師 (20381585)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ライソソーム蓄積病 / 炎症反応 / TLR4 / サンドホフ病 / GM2ガングリオシドーシス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ライソゾーム病のひとつであるガングリオシドーシスは、中枢神経系に先天的に代謝できないガングリオシドが蓄積することにより、病態が進行すると考えられてきた。しかし、近年、自己抗体やその他の要因により中枢神経系で引き起こされる炎症反応が病態の進行に深く関与していることが解明されたが、その詳細なメカニズムは解明されていない。
本研究では、死細胞から放出された糖脂質GM2, GA2がToll様受容体(TLR)を介して直接マイクログリア等を刺激することにより、中枢神経系での炎症反応を促進すると推測し、その詳細なメカニズムの解明とそのアンタゴニストを用いた治療法の開発を目的としている。
我々は、WTマウス(hexb+/+)、SDマウス (hexb-/-)の中枢神経からマイクログリアを精製し、SD miceの中枢神経系で蓄積する糖脂質GM2, GA2を培養液中に添加し、刺激することでTLR2, TLR4を介して、マイクログリアを刺激し炎症性サイトカインTNF-αやIL-1βの産生を促すことを見出した。
さらにSD miceのマイクログリアを抗TLR4抗体でブロッキングし、GM2, GA2で刺激を行うとTNF-αやIL-1βの産生が抑制されることから、SD miceの中枢神経系での炎症反応は細胞外に放出されたGM2, GA2がマイクログリアのTLR2, TLR4を刺激して発生していることが示唆された。これらの結果を踏まえ、SDマウスにTLR4のアンタゴニストとして知られているTAK-242を投与し、中枢神経での炎症反応への影響、及び病態の影響を解析している。
本研究は、SDにおける中枢神経系の炎症反応は、神経細胞等のライソソームで代謝できない糖脂質が、アポトーシスなどにより細胞外に放出され、その結果放出された糖脂質がTLR4を介してマイクログリアを刺激することにより発症している新たな知見に繋がる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
糖脂質GM2, GA2がTLR4を介して炎症性サイトカインTNF-αやIL-1βの産生に関与していることをより確実にする為、SD miceのマイクログリアを抗TLR4抗体でブロッキングし、GM2, GA2で刺激を行うレスキュー実験を行った。
その結果、TNF-αやIL-1βの産生が抑制されたことから、GM2, GA2がTLR4を刺激し、炎症反応を促進している強い証拠を証明した。
SDマウスを用いたin vivoの実験では、TLR4のアンタゴニスト TAK-242を投与量を検証。SDマウスの中枢神経系での片小反応が抑制されることにより、寿命や運動能、病理的、分子生物学的解析を始めている。
in vitroの研究結果から TLR4のアンタゴニストを用いてシグナルカスケードを遮断することにより、中枢神経系での炎症反応が低減し、病態の進行が低減すると示唆される。
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| Strategy for Future Research Activity |
in vitroの研究結果から、SD及びSDマウスにおける中枢神経系の炎症反応は、代謝酵素の異常により分解できない糖脂質が、その蓄積した神経細胞がアポトーシス 等により細胞外に放出され、放出された糖脂質がマイクログリアのTLR4を介して刺激し、TNF-αの分泌を促すことにより、炎症反応が起きていると推察している。
TAK-242には、TLR4のシグナル伝達を阻害する低分子化合物である事が知られている。 これまで、我々や他のグループの報告では、蓄積物の増減に関係なく、炎症反応を低減させることにより、SD miceの病態が改善する事が報告されていることか ら、SDの病態の進行には中枢神経系への蓄積物の増加以外にも、炎症反応が深く関与している事が知られている。
我々は、TAK-242のSD miceへの投与により、TLR-4を介した炎症反応が低減すると推察している。
引き続き、SD miceにTAK-242を投与中で、病態の解析として寿命の解析、生育の解析、運動能の解析、分子生物学的解析として、TNF-αをはじめとする炎症性サイト カインの発現量の解析、病理学的解析として、マイクログリアの活性化、神経細胞の数や形態的観察等を行ない、その治療効果を検証する予定である。
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| Causes of Carryover |
SD miceにTAK-242を投与しており、病態の解析として寿命の解析、生育の解析、運動能の解析、分子生物学的解析として、TNF-αをはじめとする炎症性サ イトカインの発現量の解析、病理学的解析として、マイクログリアの活性化、神経細胞の数や形態的観察等を行なっており、その治療効果を検証している。よっ て、それに生じるマウス飼育費、TAK-242および解析に必要な試薬類等、研究補助に対する人件費、研究成果の公表として論文投稿の費用を計画している。
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[Journal Article] Genome-wide DNA Methylation Profiling Shows Molecular Heterogeneity of Anaplastic Pleomorphic Xanthoastrocytoma2019
Author(s)
Nakamura T, Fukuoka K, Nakano Y, Yamasaki K, Matsushita Y, Yamashita S, Ikeda J, Udaka N, Tanoshima R, Shiba N, Tateishi K, Yamanaka S, Yamamoto T, Hirato J, Ichimura K.
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Journal Title
Cancer Sci.
Volume: 110
Pages: 828～832
DOI
Peer Reviewed
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