Clarification of pathophysiological role of astrocites that express transglutaminase 1 in prion diseases

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K16904
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山崎 剛士 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 客員研究員 (70709881)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 神経変性疾患 / Transglutaminase 1 / アストロサイト / プリオン病

Outline of Annual Research Achievements

神経変性疾患に共通してグリア細胞が形成する脳内環境が神経変性に関与する。プリオン病では、炎症性に活性化したミクログリアが神経傷害性に働くとする一方、アストロサイトの病態生理学的意義は十分に理解されていない。プリオン病モデルマウスの脳の神経脱落部位では、活性化アストロサイトの一部にTransglutaminase 1 (TGM1) が発現誘導される。本研究ではTGM1分子の神経変性への関与とTGM1陽性アストロサイトの病態生理学的意義を解明することを目的とした。
当該年度はTGM1陽性アストロサイトの役割を明らかにするため、マウスの脳からTGM1陽性アストロサイトを除去する方法を計画・検討した。アデノ随伴ウイルスベクター (rAAV) を用いて自殺誘導遺伝子を発現させ、脳からTGM1陽性アストロサイトを除去することで、プリオン病モデルマウスの病態への影響を評価する。TGM1プロモーター下に自殺誘導遺伝子FKBP付加Caspase8 (FKBP-Casp8) を配置したベクターをrAAV-PHP.eBにパッケージングし、静脈投与によりマウスの脳へ送達する。FKBP-Casp8は低分子化合物AP20187存在下で2量体を形成しCaspase活性を発揮してアポトーシスを誘導する。In vitro実験系にてFKBP-Casp8を用いたアポトーシス誘導の有効性を評価したところ、細胞除去効果が確認できた。一方で、公開トランスクリプトームデータベースを用いてTGM1遺伝子の体内発現分布を検索すると、皮膚での発現が高いことから、TGM1プロモーター下にFKBP-Casp8を発現する方法では、アストロサイトに加えて皮膚細胞のアポトーシスを誘導することが懸念された。そこで、Cre/loxPシステムでTGM1陽性アストロサイト特異的にFKBP-Casp8を発現する2ベクターシステムを構築した。