2018 Fiscal Year Annual Research Report
原因蛋白質の生物種差解析による神経変性疾患の病態解明
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18H02338
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
チェンバーズ ジェームズ 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (00621682)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 和幸 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (10223554)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 神経変性疾患 / Tau / α-synuclein / アルツハイマー病 / パーキンソン病 / 比較神経病理学 / β-amyloid |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）神経変性疾患に関連する蛋白質の発現および病変形成の動物種差
一般的な飼育動物（イヌ、ネコ、ウマ）の脳における、β-amyloid、Tau、α-synucleinの加齢性沈着を調べ、発現分布およびアイソフォームの基礎データを収集した。いずれの動物の脳においても、加齢性にβ-amyloidの沈着が観察されたが、特にイヌでは毛細血管に沈着する傾向を認めた。これまでの研究からネコでは異常にリン酸化したTau蛋白質が沈着することが分かっているが、他の動物種ではリン酸化Tau蛋白質の沈着は認められなかった。α-synucleinについては、イヌおよびネコの脳組織において陽性像を認め、生化学的解析を現在進めている。
（２）動物種間における異常蛋白質蓄積の相互作用
ヒト型Tau蛋白質を発現するマウス（rTg4510およびPS19）の脳において、マウス型α-synucleinが凝集することを発見した。そこで、それぞれの蛋白質の蓄積程度および分布を調べたところ、ヒト型Tau蛋白質の蓄積と相関してマウス型α-synucleinが蓄積することが分かった。また、ヒト型Tau蛋白質とマウス型α-synucleinが神経細胞内に凝集することを明らかにした。この結果から、過剰にリン酸化されたTau蛋白質が神経細胞内に凝集し、それが動物種を超えてα-synucleinのリン酸化および凝集に作用すると考えられる。すなわち、神経変性疾患に関与する２種類の蛋白質が相互作用し、それぞれの蛋白質のリン酸化と異常凝集を促進している可能性を示唆しており、そのメカニズムについて次年度以降に解析する。rTg4510マウスの解析結果については、国際誌に論文発表した。また、rTg4510マウスとPS19マウスの病変分布の違いについて国際学会に発表する予定である。
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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
（１）神経変性疾患に関連する蛋白質の発現および病変形成の動物種差
本研究では、一般的な飼育動物（イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、マウス）およびその他の動物種を対象としており、一般的な飼育動物については加齢性の変化に関する基礎データを収集した。また、神経変性疾患に関与する蛋白質として、β-amyloid、α-synuclein、Tau、TDP43、FUS、SOD-1の６種類に着目して研究しており、そのうち３種類について解析を行った。特定の疾患に関連した変化として、犬のラフォラ病において、蛋白質分解系の異常と関連してsynucleinなどの蛋白質が脳に蓄積することが新たに分かった。したがって、初年度の進捗状況としては概ね順調と考える。
（２）動物種間における異常蛋白質蓄積の相互作用
ヒト型Tau蛋白質を発現するマウスにおいて、α-synucleinがリン酸化され凝集することを初めて発見した。これにより動物種間における異常蛋白質蓄積の相互作用に関する研究が予定よりも早く進められた。この結果は、神経変性疾患において異なる蛋白質が相互作用して病態が進行する可能性を示唆しており、当初考えていた仮説を支持する。したがって、本実験モデルをツールとして応用することで、本研究の促進と発展が期待できる。異常蛋白質を接種する実験については、蛋白質の抽出について複数の方法を試行し、接種する蛋白質の性状を解析している。以上のことから、研究全体の進捗状況は概ね順調と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述した動物種以外の動物の脳における異常蛋白質の加齢性変化を調べるために、病理解剖および外部機関に依頼することでサンプルを収集しており、次年度の研究に用いる予定である。また、これまで動物では研究されていなかったTDP43およびFUS蛋白質の脳における生理的な発現および加齢や神経疾患による発現の変化を観察することで新しい知見が得られると考えている。疾患に関連した変化として、犬の変性性脊髄症や蓄積症における蛋白質分解系の変化および蛋白質の蓄積を調べる予定であり、これについても既に材料の収集と解析方法の検討を進めている。また、これまでに結果が得られている犬の脳血管におけるβ-amyloid沈着および神経変性疾患における蛋白質分解系の異常と蛋白質異常凝集について解析を進め、脳出血や神経細胞死などの病態への関与を明らかにする。マウスを用いた実験については、上述のヒト型Tau蛋白質発現マウスモデルを応用するとともに、並行して異常蛋白質の接種実験を行うことで研究を推進する。ヒト型Tau蛋白質発現マウスについては、脳におけるα-synucleinのリン酸化および多量体（oligomer）形成を解析し、リン酸化Tauとの相互作用メカニズムの解明を試みる。さらに、これまでに抽出した凝集蛋白質を野生型マウスの脳に接種し、マウス野生型蛋白質の凝集の有無およびグリア細胞の反応、神経細胞の脱落等の変化を観察する。以上のように、様々な動物種の組織を解析するとともに、これまでの研究で確立したマウスモデルを応用することで研究を推進する。
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