2019 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of Alzheimer's disease model neurons focusing on synaptic dysfunction
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19K08010
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
小金澤 紀子 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (90643114)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超解像顕微鏡 / 樹状突起スパイン / シナプス / ドレブリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー病は記憶障害に端を発しその後様々な認知機能障害が進行するが、その認知機能障害の程度とシナプス機能不全がよく相関することが報告されている。従って興奮性シナプスを構成する樹状突起スパインに着目したアルツハイマー病におけるシナプス機能不全の実態解明が重要である。樹状突起スパインの形態変化を担っているのがアクチン線維であり、アクチン結合タンパク質であるドレブリンと結合することでスパインは安定化する。一方ドレブリンが少なくなるとアクチン線維の重合・脱重合が促進し、記憶形成・保持に障害を来すと考えられる。アルツハイマー病脳ではドレブリン異常減少が安定なアクチン線維を減らすためシナプス機能不全を起こし、記憶障害の発症につながるのではないかと考えられる。そこで本研究では安定なスパインを構成するドレブリンに着目し、アルツハイマー病のスパインレベルでの病態を明らかにすることを目的としている。
スパインレベルでの詳細な解析を行うためにはin vitroでの解析系を開発することが必至である。本研究では、ヒトのアルツハイマー病脳で見られるドレブリン減少の異常亢進を模すために、既存のアルツハイマー病モデルマウスとドレブリンノックアウトマウスを掛け合わせた新規モデルマウスを作成した。この新規モデルマウスから培養神経細胞を作成し、アルツハイマー病態モデル神経細胞とした。スパインレベルでの病態を明らかにするために、樹状突起スパイン内に局在するタンパク質に着目している。作成した病態モデル神経細胞におけるそれらの局在性異常の検出を試みるべく、超解像顕微鏡を用いて、数十ナノメートルの解像度で樹状突起スパイン内におけるタンパク質の局在解析を進めている。
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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
アルツハイマー病の病態解明のため、これまでに多くのモデル動物が作成されており、こうした動物の脳でもヒトアルツハイマー病脳と同様にドレブリン発現量の減少は報告されている。しかしながら、モデル動物でのドレブリン発現量減少はヒトにおけるそれに比べて弱く、ヒトで見られるドレブリン減少の異常亢進とまでは言えないのが実情である。そこで本研究では既存のアルツハイマー病モデルマウスとドレブリンノックアウトマウスを掛け合わせた新たなモデルマウスを作成した。この新規モデルマウスから作成した胎仔海馬由来培養神経細胞をアルツハイマー病態モデル神経細胞としている。
スパインレベルでの病態を明らかにするために、樹状突起スパイン内に局在するタンパク質に着目している。病態モデル神経細胞におけるそれらの局在性異常の検出を試みるべく、主に超解像顕微鏡を用いて数十ナノメートルの解像度で樹状突起スパイン内におけるタンパク質の局在解析を進めている。コントロール細胞として野生型マウス胎仔海馬由来培養神経細胞を用いており、まずはコントロール細胞における樹状突起スパイン内のドレブリン等シナプスタンパク質の局在解明を進めている。
本研究では、ハイスループット解析によるシナプス機能評価法開発にも併せて取り組んでいる。これまでに、ドレブリンに着目したハイスループット解析法の開発に成功しており、この方法を用いたアルツハイマー病態モデル神経細胞の解析も進めている。この研究では、ラット胎仔海馬由来培養神経細胞にAβオリゴマーを投与した病態モデル神経細胞を用いた解析も進行している。さらにこの解析法を用いたアルツハイマー病治療薬になり得る化合物のスクリーニングも進めているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
超解像顕微鏡を用いたシナプスタンパク質局在解析、ハイスループット解析法を用いた種々の解析を引き続き継続していく。さらに、新たに作成したモデルマウス胎仔海馬由来培養神経細胞の特徴を詳細に検討するために、樹状突起スパインの数や形態解析を行う。また、種々のタンパク質発現量解析も生化学的手法により検討する。さらにAβがグルタミン酸受容体トラフィッキング異常を引き起こすことも報告されていることから、グルタミン酸受容体の動態変化、特にエンドサイトーシスに着目した解析も進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究では主に、マウス胎仔海馬由来培養神経細胞を用いているが、その培養条件検討に予定していたよりも時間がかかった。そのため、超解像顕微鏡を用いた実験が当初予定していたよりも少なくなり、それにかかる抗体やハードディスク等の購入が少なくなり、次年度使用額が生じた。
これまでに、マウス胎仔海馬由来培養神経細胞の培養条件はほぼ確定したことから、今後は超解像顕微鏡を用いた実験も進むことが予想され、その抗体等の購入に予定通り充てる予定である。また、ハイスループット解析法が予想以上に進んでいることから、一部はその解析補助のための人件費に充てることも検討している。
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