Pathophysiological study of intra-lysosomal ion kinetics in neural type Gaucher disease

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16489
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 48020:Physiology-related
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: Tokudome Kentaro 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 助教 (80805002)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: Gaucher病 / リソソーム / イオン / 塩化物イオン / pH

Outline of Final Research Achievements

The object of this study is to improve the function of fluorescent protein which can measure both pH and chloride ion and reveal the pathophysiology of neural type Gaucher disease focused on these ions’ kinetics.
Introducing a mutation into the fluorescent protein attenuated the reduction of fluorescent intensity to pH reduction and increased chloride ion concentration compared to those of original one. Introduction of this protein into neuroblastoma cell, mutant protein can measure both ions broader than those of original ones with dose-dependency. Furthermore, Gaucher disease model cells showed lysosomal pH and chloride ion increase compared to normal cells.

Free Research Field

中枢神経薬理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

蛍光蛋白質の多くはpH6以下の環境では消光することが報告されており、リソソームのような酸性環境下でのpHおよび塩化物イオンの変動を捉えることは困難であるとされていた。そのため、本研究で改良した蛍光蛋白質は上記の環境におけるイオン動態を捉えることが可能となり、さらに、神経型Gaucher病のような難治性のリソソーム関連疾患のイオン動態を捉えることのできる有力なツールとなりうることを期待している。加えて、本病態の新たな治療ターゲットとして上記のイオン動態を司るイオン輸送体を上げることが可能となるため、本病態の新たな治療薬開発にもつなげることができる。