2020 Fiscal Year Annual Research Report
Very early diagnosis of Alzheimer's disease by the toxic oligomer specific antibody of amyloid beta
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19H00921
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
入江 一浩 京都大学, 農学研究科, 教授 (00168535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
喜田 昭子 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (70273430)
徳田 隆彦 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 脳機能イメージング研究部, 医長(任非) (80242692) [Withdrawn]
遠山 育夫 滋賀医科大学, 医学部, 理事 (20207533)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | アルツハイマー病 / アミロイドβ / 毒性オリゴマー / 有機化学 / ジスルフィド架橋 / 抗体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー病（AD）の発症において重要な役割を果たしているアミロドβタンパク質（Aβ）は、凝集（オリゴマー化）により神経細胞毒性を示す。本研究代表者らは、Aβ42が中央部分で折れ曲がることにより毒性オリゴマーを形成するという「毒性配座理論」を提唱し、本理論により開発した抗毒性ターン抗体（11A1及び24B3）は、AD診断において一定の成功を収めた。しかしながら、生体内に存在しないE22P-Aβ1-34を抗原として作製した抗体であることから、感度及び特異性の点で改善が必要であるうえ、これらの抗体が認識する毒性オリゴマーの高次構造も不明である。
昨年度、Leu17とLys28をそれぞれシステイン残基で置換し、DMSO酸化によって分子内架橋したAβ42誘導体（L17,K28-S-S-Aβ42）が、E22P-Aβ42と同等以上の神経細胞毒性を示すとともに、1 μM以下の低濃度でオリゴマーとして長時間存在することを明らかにした。そこで、L17,K28-S-S-Aβ42をマウスに免疫し、L17,K28-S-S-Aβ42に対して強く結合する一方で、野生型Aβ42に対する結合能をほとんど示さない抗体をスクリーニングした。得られた10A1抗体は、AD患者の脳切片中のAβ凝集体を強く認識したが、その結合は野生型Aβ42ならびにE22P-Aβ42を加えてもほとんどキャンセルされなかった。また、10A1のFabドメインとL17,K28-S-S-Aβ15-30との共結晶のX線構造解析により、22, 23位を中心としたターン構造が10A1によって認識されていることが判明した。
さらに、Aβの3量体モデル（プロペラ型、平行βシート型）を作製する上で必要な各種リンカー（アルキル架橋trisアミノ酸リンカー）の合成に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
昨年度、Leu17とLys28をシステイン残基で置換し、DMSO酸化することによって分子内架橋したAβ42誘導体（L17,K28-S-S-Aβ42）が、毒性ターン構造を取りやすいE22P-Aβ42と同等以上の神経細胞毒性を示すとともに、1 μM以下の低濃度でオリゴマーとして長時間存在することを明らかにした。そこで、L17,K28-S-S-Aβ42をマウスに免疫し、L17,K28-S-S-Aβ42に対して強く結合する一方で、野生型Aβ42に対する結合能をほとんど示さない抗体・10A1を得ることに成功した。本抗体は、AD患者の脳切片中の老人斑や血管表面のアミロイド凝集体をきわめて高感度で検出した。また、10A1のFabドメインとL17,K28-S-S-Aβ15-30との共結晶のX線構造解析により、10A1はAβの22, 23位を中心としたターン構造（毒性ターン構造）を認識することが明らかになった。本研究代表者が提唱する「毒性ターン構造」を認識する初めての抗体であり、今後ヒト血漿や脳脊髄液を用いたADの超早期診断への応用が期待される（特許出願中）。
さらに、Aβの3量体モデル（プロペラ型、平行βシート型）を作製する上で必要なアルキル架橋trisアミノ酸リンカー2種の合成に成功したことも、今後Aβの各種毒性オリゴマーモデルを合成する上で大きな成果といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度、L17,K28-S-S-Aβ42をマウスに免疫することにより10A1抗体の取得に成功したが、同時に10A1よりも毒性ターン特異性の高い3A1ならびに3C2抗体も取得している。今後、これらの抗体の毒性ターン近傍における結合様式をX線結晶構造解析によって明らかにするとともに各種機能解析を行うことにより、最適な抗毒性ターン抗体を選別する。
選別した抗毒性ターン抗体とAβのN末抗体とのサンドイッチELISAを構築し、AD患者の血漿ならびに脳脊髄液中の毒性ターンを有するAβを定量する。最終的に、血漿を用いたADの超早期診断法の確立を目指す。
一方、昨年合成したアルキル架橋trisアミノ酸リンカー2種を用いて、Aβの3量体モデル（プロペラ型、平行βシート型）をそれぞれ合成し、オリゴマー形成能とともに、神経細胞毒性やLTP（長期増強）の阻害活性を調べる。
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