アルツハイマー病と加齢性難聴に共通するシナプス機能低下の分子メカニズム解析

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K11618
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 南 竜之介 旭川医科大学, 医学部, 助教 (90806895)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 永美 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 認知症先進医療開発センター, 研究生 (60421898) [Withdrawn] ; 津田 玲生 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 認知症先進医療開発センター, 研究生 (30333355)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: アルツハイマー病 / 加齢性難聴 / シナプス機能

Outline of Annual Research Achievements

本研究では, アルツハイマー病 (AD) の原因因子である amyloid-β (Aβ)を内耳有毛細胞で発現する Tgマウス (Math1E-Aβ42Arc) を用いて, 聴覚細胞と神経細胞の共通性に着目し, シナプス機能低下の誘導メカニズムの解析を進めた. これまでに行った共焦点顕微鏡を用いた解析から, Math1E-Aβ42Arc の内耳有毛細胞において変性による細胞の欠落やシナプス数の低下は認められなかった. 一方で, β-actin 染色では, 有毛細胞感覚毛の微細構造まで明確に観察することができなかった. そこで, 新たに走査型電子顕微鏡を用いて感覚毛の微細構造を調べたところ, Math1E-Aβ42Arcの有毛細胞感覚毛における顕著な微細構造の異常は観察されなかった.
これまでの解析結果を踏まえて, ADと加齢性難聴に共通して働く因子として, シナプス小胞リサイクリングに重要なイノシトールリン脂質 PI(4,5)P2 の代謝および代謝型グルタミン酸受容体（mGluR）7の機能に着目した. 具体的には, Aβが mGluR7 を介して Phospholipase Cγ(PLCγ) の発現を亢進させ, PI(4,5)P2 発現低下を誘導する分子機構を想定した. 当該研究室では研究課題遂行期間中に, ゲノム編集によって mGluR7をコードする Grm7 遺伝子欠損 (Grm7-/-) マウス を独自に作製し, 系統の樹立を行った. Grm7 遺伝子欠損マウスは homo 個体の多くで致死を示す可能性が高く, 稀に産まれる産仔は小さく生後2週程度で致死となる. そこで, Grm7 遺伝子欠損 hetero (Grm7+/-) マウスと, Math1E-Aβ42Arc を交配させることで, 聴力機能を解析し, mGluR7 を介した Aβの神経毒性を検証している.

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナ渦での研究活動制限や, 代表研究者および共同研究者の研究機関異動に伴い, マウスの生体における解析に支障が生じているため.

Strategy for Future Research Activity

まず, Grm7+/- マウスと, Math1E-Aβ42Arc を交配し, Grm7のハプロ不全による聴力低下への影響を検証することで, mGluR7 を介した Aβの神経毒性の検証を続ける. これまでの解析から, 有毛細胞においてシナプス形態の縮小が観察され, シナプス機能調節に変化が生じている可能性が示唆されており, シナプス形態変化およびシナプス小胞動態変化を組織化学的に解析する. 脂質二重膜の蛍光色素を用いて, エンドサイトーシス動態を解析する際には, 生体による解析が必要となってくるため, 新たなサンプルの調製を要する. 一方で, 生化学的アプローチは既にサンプリングされたものから解析可能であり, AD モデルマウスの内耳における PI(4,5)P2 の発現量変化と聴力低下との関係について検証する予定である.

Causes of Carryover

コロナ禍にあり, 学会参加や対面での会議を想定していた旅費がウェブなどを用いることで削減できた. また, 人件費は, 一部で人員を雇用するのではなく, 作業を委託し解析を行うことで, その他の項目費用でまかない, 削減することができている. その他, 消耗品にかかる費用なども工夫することで, 支出を抑えることに繋がった.
翌年度は, これまでの成果を報告するにあたりより良い論文校正や掲載費用にあてたり, 所属機関が変更されているためサンプルの輸送費用などにも使用したりする予定である.