Approach to axon degeneration of motor neurons using pre-symptomatic ALS model mice

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K06510
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 吉川 雅朗 日本大学, 医学部, 助教 (50451696)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: RNA-seq解析 / Runx1

Outline of Annual Research Achievements

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は運動ニューロンのみが選択的に障害を受けるが、その中でも障害を受ける運動ニューロンと受けにくいニューロンがある。本研究では軸索変性した運動ニューロンにターゲットをしぼって組織学的解析と網羅的遺伝子発現解析を行うことで、障害を受けやすい運動ニューロンの特徴を明らかにする。
申請者は、ALSモデルマウスを用いて発症前の早期変化の特定を進めてきた。脊髄の細胞種特有の遺伝子発現プロファイルやマーカー遺伝子を用いた一連の解析により、ニューロンだけでなくミクログリアや血管などのマーカー分子が変動していることを明らかにした。そこで、ニューロン・ミクログリア・血管内皮細胞などでの発現が確認されている転写因子Runx1を解析したところ、脱神経が起こる時期の脊髄において、野生型では発現していない細胞群でRunx1の発現が見られた。Runx1陽性細胞の特定を試みたところ、CGRP（障害を受けやすい運動ニューロンタイプに多く発現）と共発現していた。
Runx1は転写因子のため、その形態的な特徴をダイレクトに把握するのは困難である。そこで、陽性細胞で膜移行型の蛍光タンパクを発現する（細胞膜が蛍光標識される）ノックインマウスを作製することにした。ジェノタイピングおよび挿入配列の全長を確認し、ノックインマウス（F0）を得ることができた。繁殖し、次世代マウス（F1）のジェノタイピングおよび挿入配列を解析した。その結果、挿入配列の伝播が確認できたので、目的のノックインマウスを樹立することに成功した。現在、蛍光タンパク質の発現を確認中である。
今後は、細胞膜が蛍光標識されるRunx1ノックインマウスを用いて、ALSで早期に変化するRunx1陽性細胞と、その周辺の微小環境（特にミクログリア）はどのような変化を起こしているのか解析していく。