2018 Fiscal Year Research-status Report
Systematic analysis of Alzheimer's disease pathomechanisms utilizing genome editing technology
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18K07402
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
笹栗 弘貴 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (10783053)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アルツハイマー病 / プレセニリン / アミロイドβ / 認知症 / モデルマウス / ゲノム編集 / 塩基編集 / ノックイン法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー病（AD）は、認知症の原因疾患として最多の疾患であり、原因不明の神経変性疾患である。プレセニリン１（PS1）遺伝子の変異は家族性ADで最も頻度の高い原因遺伝子変異であるが、PS1変異によるAD発症のメカニズムは十分解明されていない。本研究課題では、PS1変異によるADの病態解明のため、最新のゲノム編集技術を駆使し、変異PS1モデルマウスを複数系統作出した上で、AD病態を生体内で解析・解明すること、特に脳内アミロイドβ（Aβ）産生プロファイルの異常とAD病態との関連を明らかにすることを目的とする。
2018年度は、CRISPR/Cas9システムの変法である塩基編集技術（Base editing）に加え、CRISPR/Cas9システムによるノックイン手法、ノックアウト手法を用い、複数の変異PS1マウス系統を計画通りに作出することに成功した。一部の変異PS1マウスにおいて、脳内アミロイドβ（Aβ）プロファイルの病的変化を確認した。配列解析によりオフターゲット変異が存在しないことを確認し、ADモデル動物としての有用性を確認した。現在、さらなる解析のため繁殖中である。
また、塩基編集技術による高効率な疾患モデル動物作製方法を確立し、Nature Communications誌に発表した（Sasaguri H, et al., Nat Commun 2018）。
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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
最終的なAβ産生プロファイルの異常と、AD病態の関連を明らかにするという本研究課題の目的を達成するため、2018年度はPS1変異のマウス系統を複数ライン作出することを計画していた。塩基編集技術により2ラインの変異PS1マウス系統を作製したが、一部変異はマウスゲノムDNAに効率よく導入することができなかったため、CRISPR/Cas9によるノックイン手法およびノックアウト手法を代替法として用い、当該ラインの作製に成功した。その結果、当初の予定通り、計４ラインの変異PS1マウスを作製することができ、脳内Aβ産生プロファイルの異常と、AD病態の関連を明らかにするための準備が整ったと言える。また、これらの変異PS1マウスにおいて、ADでみられる脳内Aβプロファイルの病的変化が再現されていることを確認できており、研究は順調に進行しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本来の研究計画に沿った研究成果が得られており、引き続き当初の計画にのっとって研究を推進していく。2019年度は、2018年度までに作製した複数ラインの変異PS1マウスを繁殖させた上で、脳組織でのWBでPS1の発現量や断片化の評価などの生化学的解析を行う。さらにすべての変異PS1マウス系統で、ELISAによるマウス脳のAβ40、Aβ42の産生パターンの評価を行い、過去に報告されている試験管内のデータから予想されたAβ産生のパターン異常が生体内で再現されるかを評価する。また、マウスAβはヒトAβと配列が一部異なり、凝集性が低いため、PS1変異をマウスに導入しただけではアミロイド斑（老人斑）などのAD病理を再現、評価することができない。この点を打開するため、準備の整った変異PS1マウス系統から、当研究室で所有するApp-KIマウス（Swedish変異＋ヒト化Aβ配列を有するマウス）と掛け合わせ、App-KI x 変異PS1マウスを獲得する。
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