2020 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of molecular pathogenesis of ITPA deficiency and development of its treatment

Research Project

Project/Area Number	18K06960
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	土本大介九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (70363348)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	ITPA / イノシン三リン酸 / てんかん / 脱分極 / マウスモデル
Outline of Annual Research Achievements	我々の細胞内において非正規のヌクレオチドであるイノシン三リン酸（ITP）は特異的分解酵素ITPAにより分解排除される。ヒトではITPAの欠損により早期乳児てんかん性脳症（EIEE35）が引き起こされるが、本研究ではこの疾患のモデルマウスとして神経幹細胞特異的Itpa遺伝子ノックアウトマウス（cKOマウス）を樹立、解析した。このマウスでは神経細胞、アストロサイト、オリゴデンドロサイトにおいてITPAが欠損する。その結果、このマウスの出生後８日以降の発育遅延、早期致死（約３週間）、けいれん発作、尾懸垂時のlimb claspingなどを観察した。またメスcKOマウスでは副腎低形成が認められた。このマウスの新鮮脳スライスを用いた電気生理学的解析によりITPA欠損により神経細胞の静止膜電位が脱分極することが明らかにされた。これに伴い、神経細胞の活動電位発生頻度が上昇し、mEPSCの頻度と振幅やmIPSCの頻度の上昇が観察された。これらは静止膜電位脱分極の影響によるものと考えられた。すなわちITPA欠損により静止膜電位脱分極が引き起こされ、これが原因となって神経細胞ならびに脳全体の易興奮性がもたらされると考えられた。 2020年度には、以上のデータを完成させた後に取りまとめて論文執筆を行い、国際医学雑誌のJCI Insight紙に投稿し、受理／掲載された。さらにITPA欠損による膜電位脱分極の分子メカニズム解明とITP産生機構解明、ITP産生阻害薬開発のための材料として用いる目的で、マウス神経芽腫由来培養細胞株Neuro2aのItpa遺伝子破壊株をCRISPR/Cas9法により樹立した。