遺伝性脳小血管病変異TREX1の細胞内局在異常による毒性機能獲得メカニズムの解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K07522
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 加藤 泰介 新潟大学, 脳研究所, 特任准教授 (30598496)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: RVCL / TREX1 / DNA damage / 細胞老化 / SASP

Outline of Annual Research Achievements

RVCLは、脳・網膜の小血管を主に侵す優性遺伝性の脳小血管病であり、最終的には死に至る疾患であり治療法はない。本症の原因遺伝子はエキソヌクレアーゼの一つであるTREX1である。TREX1は、AGS、FCLの原因遺伝子、さらにSLEの感受性遺伝子としても知られている。AGS・SLE・FCLは自己免疫が関与する類縁疾患であるが、RVCLはこれらの疾患とは異なる病態を呈する。何故同一の遺伝子内の変異により、異なるスペクトラムのRVCLが発症するのかは分かっていない。申請者はRVCL変異TREX1特異的にDNA損傷応答シグナルが亢進することを見出しており、これがRVCL特異的な病態メカニズムに関与すると仮説を立て研究をスタートした。
本年度は次の点を明らかとした。①RVCL変異TREX1の発現により、正常ヒト線維芽細胞において老化遺伝子マーカーであるp21、p16の発現が誘導される。②RVCL変異TREX1の発現により、正常ヒト線維芽細胞においてSASP因子であるIL1a, IL6, CXCL1の発現の上昇が起こる。③炎症惹起物質であるpoly(I:C)の投与によってマウス脳内のTREX1の発現が上昇する。④ショウジョウバエモデルにおいて、野生型ヒトTREX1と比して、RVCL変異TREX1では高い毒性を示すプレリミナリーなエビデンス。⑤2本鎖DNA切断マーカーであるγH2AX顆粒が、RVCL変異TREX1発現誘導後経時的に増加し、これは変異TREX1の発現をシャットアウトしても長期にわたって検出され続けること、⑥RVCL変異TREX1発現をシャットアウトしても誘導された増殖停止は持続すること、を突き止めた。本年度の結果によって、RVCL変異TREX1は正常細胞において細胞老化とSASPを誘導すること、また生体に毒性を有することを示唆するデータを獲得した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、目標としていた正常細胞での老化の証明、SASP発生の示唆的エビデンスの獲得、またこれらにはRVCL変異TREX1のエキソヌクレアーゼ活性と核内局在が関与することを突き止めた。また、成体モデルではショウジョウバエモデルを用いて、RVCL変異TREX1が毒性を呈することを示すデータも得られつつある。設定したマイルストーンはおおむね達成できており、順調に進行している。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、RNA-seq解析による網羅的な遺伝子発現変化の解析、我々が開発したRVCLモデルマウスのRVCL病態解析、モデルマウス組織内におけるSASP細胞の発生の検出、RVCLモデルショウジョウバエモデルを用いた細胞老化・生体毒性に関する解析を中心に研究を遂行する予定である。最終年度となる次年度では、RVCL変異TREX1が疾患特異的にDNA切断毒性を有すること、細胞老化・SASPを惹起すること、ショウジョウバエモデルにおいて生体においてもDNA損傷を惹起し、老化並びに生体毒性を示すことをまとめ、科学誌に投稿する予定である。

Causes of Carryover

開発した、RVCLモデル動物では、タンパク尿や脳小血管病変が表出されることが想定される。今年度までに飼育してきた最高齢の1年齢のマウスにおいて、若干の病態発症を示すデータが得られつつあるが、データが示す結果は、加齢に依存して増悪するモデルであるということであった。
当初、1年齢程度で病態を十分に発症し、当該年度に発症後のマウスサンプルを解析する予定であったが、RVCLモデルマウスの病態発症が、想定よりも高齢期であることが分かってきたため、病態解析にかかる費用が、当該年度から次年度に移行されたため。