2020 Fiscal Year Research-status Report

異常タンパク分解系を標的とした運動ニューロン疾患治療薬の開発

Research Project

Project/Area Number	19K06523
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	藤内玄規名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (00748353)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	勝野雅央名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (50402566) 佐橋健太郎名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (90710103)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	運動ニューロン疾患 / 球脊髄性筋萎縮症 / SBMA / タンパク質品質管理 / 筋萎縮性側索硬化症 / ALS
Outline of Annual Research Achievements	球脊髄性筋萎縮症（SBMA）などの運動ニューロン疾患は根本的治療法のない致死的神経変性疾患である。これらの疾患の特徴として神経細胞の変性と蓄積が見られる。SBMAにおいては変異アンドロゲン受容体(AR)タンパク質の神経細胞核内への蓄積が病因と考えられる。本研究では変異ARタンパク質の蓄積過程を可視化することで、SBMAの病態解明とタンパク質品質管理機構に関わる分子を標的とした効果的で臨床応用可能な治療法の開発を目指す。さらに様々な長さのCAGリピートを持つAR遺伝子を導入したSBMA細胞モデルを作成し、ARタンパク質のポリグルタミン鎖の長さの違いによるタンパク質品質管理機構関連分子との相互作用の変化を解明する。本年度はCAGリピートが97に異常伸長したARタンパク質（AR-97Q）の核内移行を可視化したSBMA培養細胞モデルを用い、異常タンパク質の核内移行と複数のタンパク質分解系に注目しドラッグスクリーニングすることで従来の作用機序とは異なる治療候補化合物や新たな分解系を活性化する治療候補化合物を見出した。またCAGリピートが伸長すると特定のタンパク質品質管理機構に関わる分子が変異AR凝集体に含まれていることを確認し、その量がリピートの長さに依存せず、特定のリピートで多くなることも判明した。今後SBMAモデル動物としてAR-97QまたはAR-24Qを導入したSBMAモデル線虫を作成し、すでに樹立しているSBMAマウスとともに候補化合物の治療効果を検討する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度はCAGリピートが異常伸長したARタンパク質の核内移行を可視化したSBMA培養細胞モデルを用い、タンパク質品質管理機構に関わる重要な分子との作用を検討した。異常タンパク質の核内移行と複数のタンパク質分解系をモニタリングしドラッグスクリーニングすることで従来の作用機序とは異なる治療候補化合物や新たな分解系を活性化する治療候補化合物を見出した。前年度にCAGリピートが伸長すると特定のタンパク質品質管理機構に関わる分子が変異AR凝集体に含まれていることを確認したが、本年度の解析ではその分子の含まれる量がリピートの長さに依存せず、特定のリピートで多くなることも判明した。また我々が注目しているタンパク質品質管理機構に関わる分子の遺伝子変異が他の神経変性疾患に関連しているとの報告があったためSBMAと同じ運動ニューロン疾患であるALSの患者をエクソーム解析したところ複数の新規の遺伝子変異を見出した。現在SBMAにおける遺伝子変異の影響を解析中である。本年度も予定どおり細胞モデルにおいて候補化合物を見出しており本研究はおおむね順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	本年度までの解析で見出したタンパク質品質管理機構を強化する可能性のある候補化合物を当研究室で作成された異常伸長したCAGリピートを持つヒト全長AR遺伝子を発現するSBMAモデルマウスに投与し検証する。このマウスの表現型はRotarod法、Cage activity法、握力測定、体重変化、生存率の5つのパラメーターで測定するとともに組織における変異AR、タンパク質品質管理機構に関わる分子の発現量をウェスタンブロット、Real-time PCR、免疫組織化学を用いて解析し、候補化合物の治療効果を解析する。また現在作成中のSBMAモデル線虫を樹立し、SBMAモデルマウスとともに候補化合物の治療効果を解析する予定である。変異ARのリピート長と毒性の関連解析は、本年度実施したAR遺伝子のCAGリピートの伸長と変異AR凝集体に含まれる分子の解析をさらに進め、リピート長による毒性の変化の解明を目指す。また本年度実施したALS患者のエクソーム解析で見出したタンパク質品質管理機構に関わる分子の遺伝子変異をSBMAにおいても解析し、運動ニューロン病共通の病態形成メカニズムを探索する。
Causes of Carryover	(理由)情報収集と成果発表に予定していた旅費がコロナの影響で使用できなかった。 (使用計画)チップ等研究用資材に充当する予定である。