Exploration of the process of exosome generation which reduce alpha synuclein accumulation and development of novel PD therapy

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K07510
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 常深 泰司 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (50401344)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤松 和土 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60338184)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: パーキンソン病 / アルファシヌクレイン / エキソソーム / ATP13A2 / Lewy小体

Outline of Annual Research Achievements

エキソソームがαシヌクレインの脳内伝播に果たす役割を解明するために、エキソソームの産生に重要な役割を果たしているエンドライソゾームタンパク質であるATP13A2のノックアウトマウスとレンチウイルスを用いた過剰発現系を用いた。
正常マウスとATP13A2のノックアウトマウスの線状体に繊維化αシヌクレイン（PFF）を注入し、3ヶ月後にLewy小体様病理をリン酸化αシヌクレイン抗体p-Syn64で観察したところ2グループ間で違いはなかった。
次にレンチウイルスを用いたATP13A2の過剰発現では、局所のLewy小体様病理は悪化したが遠隔部位の病理はむしろ軽減した。この局所の悪化を検討するためにPFF注入後、1、3、6時間、1日、1週間、3週間後のPFFの取り込みを抗αシヌクレイン抗体、Syn211で検討した。その結果、PFFはマイクログリア、アストロサイトにまず取り込まれ、その後神経細胞に蓄積した。次にp-Syn64で観察したところ、リン酸化αシヌクレインはグリア細胞には出現せず、神経のみに経時的に蓄積することを観察した。この結果はLewy小体様病理の形成には時間がかかることを示し、PFFがまずマイクログリアやアストロサイトに取り込まれることが必要である可能性を示唆している。
アストロサイトのエキソソームとPFFの分泌能を検討するためにiPS細胞から分化したアストロサイトのエキソソームとPFFの分泌を検討したところ、アストロサイトは神経細胞よりエキソソームとPFFの分泌が多いこと、一旦取り込まれたPFFをアストロサイトはエキソソームを介して大量に放出することを見出した。以上の結果はPFFはまずグリア細胞に取り込まれるが、グリア細胞からエキソソームで放出され、神経細胞に取り込まれ蓄積しLewy小体様病理を形成することを示唆し、グリア細胞が治療ターゲットとなる可能性を示唆した。

Research Products

• [Journal Article] Astrocytes Protect Human Dopaminergic Neurons from α-Synuclein Accumulation and Propagation (2020)
  • Author(s): Taiji Tsunemi, Yuta Ishiguro, Asako Yoroisaka, Clarissa Valdez, Kengo Miyamoto, Keiichi Ishikawa, Shinji Saiki, Wado Akamatsu, Nobutaka Hattori, Dimitri Krainc
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 40 Pages: 8618-8628
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0954-20.2020
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Shared Metabolic Profile of Caffeine in Parkinsonian Disorders (2020)
  • Author(s): Takeshige-Amano H, Saiki S, Fujimaki M, Ueno S, Li Y, Hatano T, Ishikawa K, Oji Y, Okuzumi A, Tsunemi T, Daida K, Ishiguro Y, Imamichi Y, Nanmo H, Nojiri S, Funayama M and Hattori N
  • Journal Title: Movement Disorders Volume: 35 Pages: 1438-1447
  • DOI: 10.1002/mds.28068
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variants in saposin D domain of prosaposin gene linked to Parkinson’s disease. (2020)
  • Author(s): Oji Y, Hatano T, Ueno S, Funayama M, Ishikawa K, Okuzumi A, Noda S, Sato S, Satake, W Toda T, Li Y, Hino-Takai T, Kakuta S, Tsunemi T, Yoshino H, Nishioka K,1 Tatsuya Hattori, Mizutani Y, TMutoh T, Yokochi F,Ichinose Y, 5名略 , Farrer MJ, Uchiyama Y, Akamatsu W, Y Wu, Matsuda J and Hattori N.
  • Journal Title: Brain Volume: 143 Pages: 1190-1205
  • DOI: 10.1093/brain/awaa064
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Protective role of astrocytes on α-synuclein accumulation and propagation (2020)
  • Author(s): Taiji Tsunemi, Yuta Ishiguro, Asako Yoroisaka, Dimitri Krainc, Nobutaka Hattori
  • Organizer: International Congress, Movement Disorder Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The exosomal a-syn filaments can be a novel biomarker of Parkinson’s disease (2020)
  • Author(s): Yuta Ishiguro, Taiji Tsunemi, Asako Yoroisaka, Nobutaka Hattori
  • Organizer: International Congress, Movement Disorder Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ATP13A2/PARK9 protects brains from α-synuclein propagation (2020)
  • Author(s): T. Tsunemi, Y. Ishiguro, A. Yoroisaka, A. Okuzumi, N. Nukina and N. Hattori
  • Organizer: 第61回日本精神神経学会総会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The a-syn filaments in exosomes are useful biomarker for Parkinson’s disease (2020)
  • Author(s): Yuta Ishiguro, Taiji Tsunemi, Asako Yoroisaka, Nobutaka Hattori
  • Organizer: 第61回日本精神神経学会総会
  • Int'l Joint Research