2020 Fiscal Year Research-status Report
グリアに着目した急性脳炎・脳症の病態解明と新規治療法の開発
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17K10086
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| Research Institution | Aichi Medical University |
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Principal Investigator |
倉橋 宏和 愛知医科大学, 医学部, 講師 (30621817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
垣田 博樹 愛知医科大学, 医学部, 講師 (40528949)
奥村 彰久 愛知医科大学, 医学部, 教授 (60303624)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ミクログリア / サイトカイン / iNOS / ミエリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グリアは脳内微小環境の恒常性維持に関与している。グリアの関与に着目することで、脳炎・脳症の病態をニューロン障害とは異なる面から理解することが期待できる。現在、急性脳炎・脳症に対して明らかに有効といえる治療法はないが、グリアの役割を明らかにすることは新規治療の開発につながる可能性がある。
我々はラットの脳からミクログリアを分離培養し、LPSと低酸素・低糖濃度環境刺激に対する反応を観察した。刺激は単独または両者を組み合わせて負荷し、炎症性サイトカインおよび一酸化窒素合成酵素（iNOS）を測定した。その結果、LPS刺激では炎症性サイトカインとiNOSの上昇を認めたが、LPS及び低酸素・低糖濃度環境を組み合わせた場合はiNOSがより高値となり、炎症性サイトカインは上昇するもののLPS単独刺激ほどは上昇しなかった。これらの結果から、低酸素・低糖刺激のみでは急性脳炎・脳症のモデルとなりうる反応を惹起することは困難であること、低酸素・低糖刺激とLPS刺激では、ミクログリアで惹起される反応が異なることを示唆し、急性脳炎・脳症を一元的な機序で説明することの困難さを反映していると考えられた。
グリアと関連した脳炎・脳症に関与する因子として、ミエリンが挙げられる。ミエリンはグリア細胞の一種であるオリゴデンドロサイトから形成され、軸索を被覆することにより神経伝導を速めている。オリゴデンドロサイトに発現しているMYRFは、ミエリン関連遺伝子の制御に関与しており、その機能異常によりミエリンを形成する様々な成分の発現が障害されることが予想されるため、急性脳症に関与する多様な病態の解明についての重要な手がかりとなりうる。我々は脳梁膨大部病変を持つ脳症症例に対し全エクソーム解析をおこない、MYRFによって発現が制御されている遺伝子のうちいくつかにおいて、バリアントを認める傾向が強いことを観察した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
培養ミクログリアを用いた実験系で、サイトカインや環境温変化などの各種刺激による変化の測定を行った。今年度はLPS刺激、低酸素・低糖濃度刺激についての解析に加えて、高温（37℃）および低温（34℃）での反応の違いについて解析した。その結果、低温ではLPS刺激による炎症性サイトカインおよびiNOsの放出が抑制された。
急性脳炎・脳症の遺伝学的背景の解明のための遺伝子解析では、可逆性脳梁膨大部病変を有する軽症脳炎・脳症（MERS）の家族例2家系において変異が同定されたMYRF遺伝子を軸に解析を行なった。反復性および家族性のMERS症例を対象に、MYRFで制御される可能性のある約700の遺伝子について次世代シーケンサーを用いた解析を行い、神経疾患をもたない対照群と比較した。その結果、バリアントをもつ遺伝子の数には差を認めなかったが、MERS症例と対照群ではバリアントを認める遺伝子が異なっていた。バリアントを認めた遺伝子はGFOD1、HEMK1、CDIP1などで、最も多くバリアントを認めたGFOD1は糖の酸化還元反応に関与する遺伝子で、単一遺伝子病としてのヒト疾患報告はないが、ADHDを対象としたゲノムワイド関連解析で、ADHDとの関連が示唆されたとの報告がある。脳炎・脳症の症状としての高次脳機能障害とも関連があるのかもしれない。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミクログリアを用いた実験は、HMGB1などの自然免疫刺激物質刺激なども行って、その変化を解析する予定である。それにより、急性脳症の病態により近い実験モデルを選択できる可能性があると考える。また、変化の指標として、サイトカイン以外にも、興奮性アミノ酸・酸化ストレスマーカー（8－OHDG）についても測定しミクログリアの多様な反応を解析する。MYRF遺伝子の関与する急性脳症も、発熱を契機に発症することが多い。MERS症例で認められたMYRF関連遺伝子についても、文献検索を行い関与がより強く疑われる遺伝子を絞り込む。また、MYRFの活性化を測定するルシフェラーゼアッセイを低温および高温下でおこない、変異MYRFの温度による機能変化を解析する。
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| Causes of Carryover |
細胞分離培養および刺激実験、サイトカイン測定に用いた費用が予定を下回ったこと、および、COVID-19以外の小児感染症の減少に伴い新規発症のMERSが少なかったため、症例の集積が進まなかったことから、次年度使用額が生じた。次年度はMERS症例の集積および急性脳炎・脳症症例に対する遺伝子解析を継続するとともに、グリア細胞を用いた研究も行い、過不足なく使用する計画である。
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