2022 Fiscal Year Research-status Report
Novel Drug Discovery and Therapeutics Development for Lewy Body Disease Targeting Fatty Acid-Binding Proteins
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22K06644
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
川畑 伊知郎 東北大学, 薬学研究科, 特任准教授 (30579743)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | レビー小体病 / レビー小体型認知症 / パーキンソン病 / 脂肪酸結合タンパク質 / ドパミン受容体 / αシヌクレイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高齢化社会を迎えアルツハイマー病やパーキンソン病の増加が社会問題である。私たちはこれまでに、新規アクチン重合制御因子であるV-1/CP複合体とその生理機能を新たに見出し、強力な神経機能の活性化作用を初めて明らかにした。脂肪酸結合タンパク質（FABP）はV-1/CP複合体の上流に存在し、神経変性過程において同複合体の消失に必須である。またFABPがレビー小体病の原因タンパク質αシヌクレインの神経細胞内取り込み・伝播プロセスに必須であることを明らかにした。FABPは脂肪酸の輸送に関与するが、神経機能における生理的意義は不明である。そこで本研究では、加齢や神経疾患でFABP依存的に神経機能が低下する新たな分子機構を解明し、FABPシグナルカスケードを標的としたバイオマーカーと神経変性疾患の予防・治療法の開発を目的とした。
初年度はFABPの生理的意義と治療標的としての有用性を明らかにするために、様々な疾患モデル細胞およびモデル動物を用いて解析を行った。3型FABP（FABP3）ノックアウトマウスおよび同マウス由来初代培養神経細胞の解析から、FABP3の機能発現にはドパミンD2受容体が関与すること、FABP3-αシヌクレイン複合体形成に重要な配列部位を明らかにし、複合体形成を抑制可能な低分子化合物およびペプチドのスクリーニングに成功した。またレビー小体病モデルマウスの解析から、7型FABP（FABP7）がグリア細胞におけるαシヌクレインの凝集と毒性発現に関与すること、FABP3と5型FABP（FABP5）が神経障害におけるミトコンドリア機能の低下に必須であることを見出した。さらにFABP3-αシヌクレイン複合体形成の阻害により、レビー小体病モデルにおける記憶学習障害と運動機能障害を改善可能であることを生体レベルで証明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度はFABPファミリータンパク質の生理機能の解明、とくに神経変性過程におけるFABPの生理的意義のについて、各種神経変性疾患モデル細胞・モデルマウスを用いて解析を行った。まずFABP3ノックアウトマウスと長鎖型ドパミンD2（D2L）受容体ノックアウトマウスから調製した初代培養神経細胞の解析から、レビー小体病の原因タンパク質であるαシヌクレインの細胞内取り込みには、FABP3に加えその機能発現にFABP3の足場タンパク質となるD2L受容体とカベオラ依存的エンドサイトーシスが必須であることを明らかにした。さらにFABP3とαシヌクレインの結合を抑制可能なペプチドおよび化合物のスクリーニングから、FABP3-αシヌクレイン複合体形成を効率的に抑制可能なペプチドと低分子化合物を見出し、実際にαシヌクレインの細胞内取り込みを抑制可能であることを証明した。
次に各種神経変性疾患モデルマウスを用い、FABPファミリータンパク質の機能解析を行った。その結果、神経機能障害におけるミトコンドリア機能の低下と酸化ストレス発生にFABP3およびFABP5が関与することを明らかにした。またFABP3/FABP5に特異的な低分子化合物をスクリーニングし、モデルマウスに経口投与を行った結果、ミトコンドリア障害を抑制可能であることを証明した。一方、グリア細胞においてはFABP7が発現しており、レビー小体病モデルマウスおよびモデル細胞を用いた解析から、FABP7がαシヌクレインの細胞内蓄積および毒性発現に必須であることを見出した。さらにこれらの低分子化合物、中分子ペプチドを用い、レビー小体病モデルマウスに慢性投与した結果、レビー小体型認知症モデルマウスにおける記憶学習障害およびパーキンソン病モデルマウスにおける運動機能障害を改善することを証明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果より、FABPファミリータンパク質、具体的にFABP3, FABP5, FABP7の組織内局在と、神経変性過程における生理的意義が明らかとなった。またマウスモデルにおいてこれらのFABPを選択的に阻害すること、レビー小体病の原因タンパク質であるαシヌクレインとの相互作用を阻害することで、認知機能および運動機能の障害を予防、改善可能であることが明らかとなった。これらのFABPファミリータンパク質がヒトにおいて実際にどのような生理的意義を持つのか、神経変性疾患における重要性は明らかでない。
そこで今後は各種神経変性疾患、具体的にアルツハイマー型認知症、レビー小体型認知症、パーキンソン病患者、および健常者において血漿中のFABPファミリータンパク質に着目し、その含有量と罹患期間、臨床症状との相関性を解析することで、各種疾患との関わりと生理的意義を明らかにする。また、レビー小体病の原因タンパク質であるαシヌクレインの脳腸相関に着目し、腸に発現の多い2型FABP（FABP2）の初代培養細胞レベルおよび生体レベルにおける生理的意義を明らかにする。
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