2019 Fiscal Year Research-status Report
Involvement of tauopathies in optic nerve injuries and therapeutic possibilities through the regulation of mTOR pathway.
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19K10002
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| Research Institution | Osaka Medical College |
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Principal Investigator |
奥 英弘 大阪医科大学, 医学部, 教授 (90177163)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小嶌 祥太 大阪医科大学, 医学部, 教授 (10388259)
池田 恒彦 大阪医科大学, 医学部, 教授 (70222891)
喜田 照代 大阪医科大学, 医学部, 准教授 (90610105)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | tauopathy / ノックダウン / 網膜神経節細胞 / siRNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
tau重合体に代表される異常タンパクの蓄積は、神経変性疾患の病因の一つと考えられている。tauは微小管結合タンパクで、軸索の機能維持に必須であるが、軸索傷害時にはリン酸化され凝集し、神経細胞死の原因となり、この病態はtauopathyと総称される。
tauopathy は加齢による神経変性など、慢性疾患に関与していると考えられている。本研究では、ラット視神経挫滅モデルを用いて、急性の視神経軸索傷害による網膜神経節細胞死にtauopathyが関与している可能性を研究する。またtauopathyの軽減を介した治療の可能性を検討する。
tauタンパクは小胞体によるユビキチン・プロテオソーム系と、autophagyにより分解される可能性がある。autophagyを介した分解では、不要タンパクはP62と結合しautophagosomeを形成し、やがてライソゾームで分解される。一般にautophagyの活性化は、P62とautophagosomeを形成するLC3の発現で評価される。視神経挫滅に伴う網膜神経節細胞におけるリン酸化tauの発現変化を、immunoblotと免疫組織化学的手法で検討し、P62およびLC3の発現変化でautophagyの状態を評価する。治療に関する側面から、mTOR kinaseや、tauのリン酸化に関与するCDK5につき検討する。mTOR kinaseはタンパク合成を促進する一方で、autophagyを抑制している。したがってmTORの活性制御は、autophagyを促進してtauタンパクの分解を促進することが期待される。またCDK5を阻害しtauのリン酸化を抑制することで、神経保護の可能性が期待される。視神経傷害とtauopathyの関連を明らかにし、tauopathy軽減を介した新たな神経保護治療につなげることを目的とする。
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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
視神経挫滅後day 7の網膜では、免疫組織化学的検討で、網膜神経節細胞にP62とtauタンパクの蓄積が認められた。また網膜神経節細胞のマーカーであるTujiとtauの発現をみると、Tujiの染色性が低下し、死滅過程にある網膜神経節細胞で、特異的にtauの発現が亢進していた。一方、siRNAを用いtauをノックダウンした群では、視神経挫滅後も網膜神経節細胞は温存されるのが確認された。網膜におけるリン酸化tauの発現は、挫滅後day 7で増加するが、tauをノックダウンした群では、対照レベルにまで抑制されるのが確認された。したがって急性の視神経傷害時にもtauopathy が生じている可能性が示唆された。
autophagy活性に関しては、LC3レベルには有意な変化は見られなかったが、P62は視神経挫滅後day 7の網膜で有意な増加を認め、視神経傷害時にはautophagyは抑制されることが確認された。またmTOR阻害剤であるrapamycinは神経保護作用を発揮することが確認できた。
以上の結果から、急性の視神経傷害にも、tauopathyが関与していると考えられた。ヒトの外傷性視神経症や視神経炎などでの障害にも、tauopathyの関与が考えられた。リン酸化tauを減少させることで、神経保護作用が期待できると考えられ、今後も計画にそって研究を推進して問題ないと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
急性の視神経傷害時にtauopathyが関与していることが示唆されたので、治療的側面から今後の研究を発展させる。tauopathyにはtauリン酸化が重要な働きをしていると考えられている。tauリン酸化にはcyclin-dependent kinase 5 (Cdk5)が関与していると考えられており、Cdk5の特異的阻害剤であるroscovitineが治療薬の候補としてあげられる。次年度はCdk5の特異的阻害剤であるroscovitineを硝子体に投与することで、リン酸化タウの発現が抑制され、神経保護作用が発揮される可能性を、生化学的、免疫組織化学的手法を用いて検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究は3年で実施することを計画しており、2020年度はその2年目にあたる。研究費はおおむね計画通りに使用したが、若干の次年度使用額が生じた。次年度は試薬などの消耗品に使用する予定である。
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Research Products
(3 results)
