2021 Fiscal Year Research-status Report
多系統蛋白質症－ALSにおける神経筋選択的な細胞変性メカニズムの解明
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20K07897
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
割田 仁 東北大学, 大学病院, 助教 (30400245)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 多系統蛋白質症 / RNA結合蛋白 / hnRNP / 筋萎縮性側索硬化症 / 運動ニューロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多系統蛋白質症（multisystem proteinopathy: MSP）は筋萎縮性側索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis: ALS）／前頭側頭型認知症、封入体ミオパチー（inclusion body myopathy: IBM)、骨Paget病を単独もしくは2～3の組み合わせで呈する成人発症の優性遺伝性疾患である。国内外で疫学的側面は十分明らかになっていないが、診断バイオマーカーがない上に症状改善・進行抑制いずれの治療法もない症候群である。MSPと家族性ALSは一部原因遺伝子を共有することから、MSP-ALSは一連のスペクトラムをなす可能性があり、病態解明と治療法開発が強く求められている。
そこで本研究ではMSPおよびALSにおける細胞選択的な変性メカニズムを解明すべく、自験MSP3型原因遺伝子HNRNPA1のユニークな変異に注目し、MSP/ALS患者由来人工多能性（iPS）細胞から分化誘導した、種類の異なる細胞間でオミックス比較解析をおこない、細胞の種類によって脆弱性が異なる分子基盤を解明し、治療標的分子を探索する。
今年度は自らの既報（Neurol Genet, 2015）に新規診断2家系をくわえたMSP3型純粋IBMの合計4家系の発端者からiPS細胞を複数樹立し、ヒトMYOD発現ベクターを遺伝子導入して骨格筋細胞に分化誘導するプロトコル改良に取り組んだ。その結果、誘導効率の改善に成功し長期培養における生存率増加を得た。さらに、MSP1型原因遺伝子産物であるVCPの発現量と変異蛋白との相互作用に細胞種間で差異が生じることを見出した。
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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
変異HNRNPA1遺伝子を有するMSP3型の新規診断家系を見出し、複数ラインのiPS細胞株に由来する細胞間での比較と再現性確認が向上した。また、運動ニューロン、および骨格筋細胞の分化誘導効率と生存率改善に成功し、これまでより長期培養が可能となって細胞表現型解析が容易となった。現在、非運動ニューロンの分化誘導、およびゲノム編集による対照iPS細胞株の作製プロトコルの改善にも着手している。これら細胞モデルで得られた知見を検証するためのALSラットモデル複数系統維持にも成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
複数の疾患特異的iPS細胞株、そのゲノム編集正常化対照株、そして健康成人由来対照株の品質管理をおこないつつ、新規MSP家系の集積を継続する。得られたiPS細胞株から選択的変性におちいる細胞群と変性抵抗性の細胞群を分化誘導し、長期培養もしくは培養下ストレス負荷試験による分子細胞病理の比較解析をおこなう。その中で、hnRNPA1と相互作用するRNA種・タンパクを明らかにし、細胞変性メカニズムの解明と治療標的分子の発見をめざす。
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| Causes of Carryover |
既存の消耗品・試薬で研究実施できた．本研究計画に則り2022年度経費のうち、物品費として使用する計画である．
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[Journal Article] Long-term outcomes after surgery to prevent aspiration for patients with amyotrophic lateral sclerosis2022
Author(s)
Soga T, Suzuki N, Kato K, Kawamoto-Hirano A, Kawauchi Y, Izumi R, Toyoshima M, Mitsuzawa S, Shijo T, Ikeda K, Warita H, Katori Y, Aoki M, Kato M.
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Journal Title
BMC Neurology
Volume: 22
Pages: 94
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Reduced PHOX2B stability causes axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations2021
Author(s)
Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Funayama R, Shirota M, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Osana S, Nakagawa T, Nishiyama A, Izumi R, Kaneda S, Ikeuchi Y, Nakayama K, Fujii T, Warita H, Okano H, Aoki M.
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Journal Title
Stem Cell Reports
Volume: 16
Pages: 1527～1541
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Randomized phase 2 study of perampanel for sporadic amyotrophic lateral sclerosis2021
Author(s)
Aizawa H, Kato H, Oba K, Kawahara T, Okubo Y, Saito T, Naito M, Urushitani M, Tamaoka A, Nakamagoe K, Ishii K, Kanda T, Katsuno M, Atsuta N, Maeda Y, Nagai M, Nishiyama K, Ishiura H, Toda T, Kawata A, Abe K, Yabe I, Takahashi-Iwata I, Sasaki H, Warita H, Aoki M, Sobue G, Mizusawa H, Matsuyama Y, Haga T, Kwak S.
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Journal Title
Journal of Neurology
Volume: 269
Pages: 885～896
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Axonal growth impairment in iPS-derived motor neurons with TARDBP mutations.2021
Author(s)
Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Funayama R, Mitsuhashi H, Nishiyama A, Ikeda K, Shijo T, Nakamura N, Ono Y, Ono R, Izumi R, Ohno A, Nakagawa T, Nakayama K, Warita H, Okano H, Aoki M.
Organizer
第62回日本神経学会学術大会（62st Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology）
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[Presentation] Reduced PHOX2B stability causes axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations.2021
Author(s)
Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Nishiyama A, Izumi R, Kato M, Warita H, Okano H, Aoki M.
Organizer
PACTALS 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Reduced PHOX2B stability causes axonal growth impairment in motor neurons with ALS-linked TARDBP mutations.2021
Author(s)
Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Nishiyama A, Izumi R, Kaneda S, Ikeuchi Y, Nakayama K, Fujii T, Warita H, Okano H, Aoki M.
Organizer
ISSCR 2021 Tokyo
Int'l Joint Research
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[Presentation] Axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations were mediated by PHOX2B downregulation.2021
Author(s)
Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Funayama R, Shirota M, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Nishiyama A, Izumi R, Kaneda S, Ikeuchi Y, Nakayama K, Fujii T, Kato M, Warita H, Okano H, Aoki M.
Organizer
32th International Symposium on ALS/MND
Int'l Joint Research
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