シャペロン分子NUB1を応用した異常シヌクレイン検出技術の開発

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K06887
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 丹治 邦和 弘前大学, 医学研究科, 助教
• Project Period (FY): 2020 – 2022
• Keywords: 神経変性疾患 / パーキンソン病 / リン酸化 / シヌクレイノパチー / 認知症

Outline of Annual Research Achievements

αシヌクレイン(Syn)はパーキンソン病(PD)、レビー小体型認知症(DLB)および多系統萎縮症(MSA)の病態に深く関与する分子である。これらの疾患を早期に診断するためには、コスト面および簡易さの点から血液中のバイオマーカーが必要とされ、実際に血液中や髄液中のSynを指標にした検出キットも市販されている。しかし、健常者の脳にある正常なSynと患者脳内の異常Synを区別できないため検出の精度が低く、結果が不安定なため臨床診断に応用するまでには至っていない。
我々はこれまでに異常Synを区別・検出する方法を確立し、異常Synを認識する分子NUB1を同定してきた。特に異常Synと強く結合するリン酸化NUB1の存在を証明した。そこでこのNUB1を目印にすることで異常Synの検出法の確立を目指している。
昨年度までにMSAに認められるSyn凝集体では高率に細胞小胞と共存することを見出した。この知見から細胞内外の小胞を回収することで異常Synを濃縮できる可能性がある。これまでに患者血清・脳脊髄液中の異常Synの定量技術確立のため、細胞内外の小胞を回収法の模索を行い、上述の手法で回収したサンプルからNUB1を用いて免疫沈降を模索している。
今年度は、レビー小体病(PDおよびDLB)におけるSyn凝集と小胞構造の関連について検討した。すべてのレビー小体関連構造物に小胞構造が認められたが、異常Synによる標識率はMSAに比べ有意に低かった。この違いは、MSAとレビー小体病におけるSynフィブリルの凝集性や伝播性、細胞毒性の違いを反映している可能性が高く、脂質膜を用いたSyn凝集モデルはMSAの封入体形成を擬えるモデルと考えられることを指摘した。さらに、培養細胞から径200～500nmの小胞が抽出、精製できることを確認した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University College London(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University College London
• [Journal Article] Neuropathology of multiple system atrophy, a glioneuronal degenerative disease (2023)
  • Author(s): Wakabayashi K, Miki Y, Tanji K, Mori F
  • Journal Title: Cerebellum
  • DOI: 10.1007/s12311-022-01407-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Accumulation of nonfibrillar TDP-43 in the rough endoplasmic reticulum is the early-stage pathology in amyotrophic lateral sclerosis (2022)
  • Author(s): Kon T, Mori F, Tanji K, Miki Y, Nishijima H, Nakamura T, Kinoshita I, Suzuki C, Kurotaki H, Tomiyama M, Wakabayashi K
  • Journal Title: J Neuropathol Exp Neurol Volume: 81 Pages: 271-281
  • DOI: 10.1093/jnen/nlac015
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prajal RING-finger E3 ubiquitin ligase is a common suppressor of neurodegenerative disease-associated protein aggregation (2022)
  • Author(s): Watabe K, Niida-Kawaguchi M, Tada M, Kato Y, Murata M, Tanji K, Wakabayashi K, Yamada M, Kakita A, Shibata N
  • Journal Title: Neuropathology Volume: 42 Pages: 488-504
  • DOI: 10.1111/neup.12840
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Involvement of autophagic protein DEF8 in Lewy bodies (2022)
  • Author(s): Tanaka M, Miki Y, Bettencourt C, Ozaki T, Tanji K, Mori F, Kakita A, Wakabayashi K
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Comm Volume: 623 Pages: 170-175
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.07.069
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Alteration of vesicle-associated membrane protein-binding protein B in α-synuclein aggregates in Lewy body disease (2022)
  • Author(s): Mori F, Nakamura Y, Miki Y, Tanji K, Kon T, Tomiyama M, Kakita A, Wakabayashi K
  • Journal Title: J Neuropathol Exp Neurol Volume: 81 Pages: 807-815
  • DOI: 10.1093/jnen/nlac070
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pathological substrate of memory impairment in multiple system atrophy (2022)
  • Author(s): Miki Y, Tanji K, Shinnai K, Tanaka M, Altay F, Foti SC, Strand KM, Kon T, Shimoyama S, Furukawa T, Nishijima H, Yamazaki H, Asi YT, Bettencourt C, Jaunmuktane Z, Tada M, Mori F, Tomiyama M, Lashuel HA, Lashley T, Kakita A, Ling H, Lees AJ, Holton JL, Warner TT, Wakabayashi K
  • Journal Title: Neuropathol Appl Neurobiol Volume: 48 Pages: e12844
  • DOI: 10.1111/nan.12844
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sulforaphane suppresses age-related cognitive decline in mice associated with an increase of mitochondria-encoded respiratory gene expression in the hippocampus (2022)
  • Author(s): Shimizu S, Kasai S, Yamazaki H, Tatara Y, Mimura J, Engler MJ, Tanji K, Inoue T, Suganuma H, Wakabayashi K, Itoh K
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 23 Pages: 8433
  • DOI: 10.3390/ijms23158433
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phosphorylation of tau at threonine 231 in patients with multiple system atrophy and in a mouse model (2022)
  • Author(s): Tanaka M, Tanji K, Miki Y, Ozaki T, Mori F, Hayashi H, Kakita A, Wakabayashi K
  • Journal Title: J Neuropathol Exp Neurol Volume: 81 Pages: 920-930
  • DOI: 10.1093/jnen/nlac082
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] A possible involvement of neurogenesis by trehalose on multiple system atrophy model mice (2022)
  • Author(s): Kunikazu Tanji, Yasuo Miki, Makoto Tanaka, Fumiaki Mori, Koichi Wakabayashi
  • Organizer: 第63回日本神経病理学会総会
• [Presentation] Increase of phosphorylated tau at Thr231 in the temporal area in multiple system atrophy (2022)
  • Author(s): Makoto Tanaka, Kunikazu Tanji, Yasuo Miki, Fumiaki Mori, Taku Ozaki, Akiyoshi Kakita, Koichi Wakabayashi
  • Organizer: 第63回日本神経病理学会総会
• [Presentation] レビー小体病におけるαシヌクレイン凝集と小胞構造の関連 (2022)
  • Author(s): 森 文秋、中村友紀乃、三木康生、丹治邦和、今 智矢、冨山誠彦、柿田明美、若林孝一
  • Organizer: 第63回日本神経病理学会総会
• [Presentation] The pathological substrate of memory impairment in multiple system atrophy (2022)
  • Author(s): Yasuo Miki, Kunikazu Tanji, Mari Tada, Fumiaki Mori, Helen Ling, Akiyoshi Kakita, Janice L Holton, Thomas T Warner, Koichi Wakabayashi
  • Organizer: 第63回日本神経病理学会総会
• [Patent(Industrial Property Rights)] トランスジェニック非ヒト動物、発光検出方法、補助剤のスクリーニング方法及び医薬のスクリーニング方法 (2022)
  • Inventor(s): 丹治邦和、若林孝一
  • Industrial Property Rights Holder: 弘前大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2022-105625