Search for targeted therapies for alpha-synuclein-induced neurotoxicity in STXBP1 encephalopathy

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07855
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 千代延 友裕 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40571659)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 英樹 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 准教授 (30570600) ; 笠井 高士 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70516062)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: STXBP1 / αシヌクレイン / ショウジョウバエ / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

発達性てんかん性脳症の代表的な原因遺伝子であるSTXBP1の機能不全とαシヌクレイン（α-syn）神経毒性の関連について、患者由来iPS細胞およびショウジョウバエモデルを用いて検証する。本研究はSTXBP1脳症における神経変性の病態を明らかにすることに加え、パーキンソン病を中心としたαシヌクレイノパチーの病態解明に新たな知見を与える可能性がある。
STXBP1にナンセンス変異を有する患者から樹立したiPS細胞およびゲノム編集により変異を修復した対照iPS細胞をGABAニューロンに分化誘導し、分化誘導8週目にマイクロアレイ解析を行った。同定した35個の発現変動遺伝子のうち、タンパクをコードする遺伝子は14個あり、その中にパーキンソン病との関連が報告されているSIAH3およびINPP5Fが含まれていた。
また、パーキンソン病モデルとして汎用されているヒトα-synトランスジェニックショウジョウバエ（α-syn TG fly）に認める神経変性および運動障害がSTXBP1の相同遺伝子（Rop）の変異体との交配により増悪するか検討した。Ropの変異体として2つの系統（A3およびG27）を用いた。両系統ともにα-syn TG flyの複眼変性を増強させ、運動障害を増強（Climbing assayによる評価）させた。さらに、G27系統との交配によりドパミンニューロン数が減少することを免疫染色により明らかにした。また、頭部から抽出したタンパクにおいて、G27系統との交配はTriton-X不溶性のα-synを増加させた。
加えて、G27系統との交配で増強された運動障害がトレハロースの投与により容量依存的に改善すること、トレハロースの投与がTriton-X不溶性α-synを減少させることを確認し、トレハロースがSTXBP1機能不全によるα-syn神経毒性を低減させる可能性を示した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現在までにSTXBP1変異がα-syn神経毒性の増悪因子となることを示し、トレハロースが毒性を低減させる可能性を示しているため。

Strategy for Future Research Activity

患者iPS細胞由来ニューロンにおいてもα-syn神経毒性の評価とそれを低減させる治療を探索する。

Causes of Carryover

今年度はショウジョウバエモデルの解析を優先したため、予定よりも使用額が少なかったが、次年度にはiPS細胞を用いた解析を予定しているため、残額を使用することとなる。