孤発性筋萎縮性側索硬化症におけるＴＤＰ－４３に関する神経細胞死カスケードの解析

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23790977
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山下 雄也 東京大学, 医学部附属病院, 特任研究員 (20431843)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2013-03-31
• Keywords: TDP-43 / 筋萎縮性側索硬化症 / RNA編集 / ADAR2 / AMPA受容体 / GluA2 / 神経細胞死

Research Abstract

RNA編集酵素ADAR2の活性低下によるAMPA受容体サブユニットGluA2 Q/R部位のRNA編集低下、およびTDP-43陽性の細胞質封入体形成は孤発性ALS運動ニューロンに見られる疾患特異的分子変化である。両者の分子異常は、同一の運動ニューロンで生じていることが明らかにされ、分子連関が存在することが示唆される。TDP-43の分子変化がRNA編集異常の上流の変化であるか下流の変化であるのかを突き止め、TDP-43の変化により生じる神経細胞死カスケードを解明し、治療への道筋を確立する。TDP-43の変化がADAR2活性低下、RNA編集異常の上流の可能性について調べた。2系統の培養細胞を用い、野生型TDP-43、TDP-43 siRNA、あるいは様々なTDP-43変異体を導入し、GluA2 Q/R部位のRNA編集率、ADAR2 mRNAの発現量、GluA2 pre-mRNAの発現量、酵素対基質量比の変化を検討した。その結果、ADAR2活性に有意な変化はみられなかった。次にTDP-43の変化がADAR2活性低下、RNA編集異常の下流の可能性について調べた。ADAR2コンディショナルノックアウトマウスを用い、ADAR2の発現が低下した運動ニューロンにおいてTDP-43の局在異常が観察された。これらのことからTDP-43の変化はADAR2活性低下、RNA編集異常の下流であることが明らかとなった。今年度はこの系を用いADAR2活性低下によるTDP-43の変化を起こし神経細胞死に至る経路について詳細に検討を行う。

Current Status of Research Progress

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

Reason

TDP-43の変化がADAR2活性低下、RNA編集異常の上流、下流の可能性の検討を行い、TDP-43の変化がADAR2 活性低下の下流にあることを明らかにした。また前半部のTDP-43の変化がADAR2 活性低下、RNA編集異常の上流にはないことを論文にまとめ、計画通りに研究が進行している。

Strategy for Future Research Activity

TDP-43がRNA編集の変化の下流にあることが分かったので、引き続き昨年度の結果を踏まえて、高齢のAR2マウス（12ヶ月齢以上）の変化とともに若年齢のどの時期からその変化が見られるか検討を行い運動ニューロンが神経細胞死に至るカスケードの検討を行う。得られた孤発性筋萎縮性側索硬化症におけるTDP-43に関する神経細胞死カスケードの解析について、得られた結果を取りまとめ、成果発表を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

引き続き平成２３年度の結果を踏まえて、高齢のAR2マウス（12ヶ月齢以上）の変化を確認しもし変化が出ていなければ更に高齢の AR2マウスで検討を行う。また12ヶ月齢で変化を見出せた場合は若年齢のどの時期からその変化が見られるか検討を行い運動ニューロンが神経細胞死に至るカスケードの検討を行う。さらに、今回の研究により得られた孤発性筋萎縮性側索硬化症におけるＴＤＰ-43に関する神経細胞死カスケードの解析について、得られた結果を取りまとめ、成果発表を行う。

Research Products

• [Journal Article] Profound downregulation of the RNA editing enzyme ADAR2 in ALS motor neurons. (2012)
  • Author(s): Hideyama, T., Yamashita, T., Aizawa, H., Tsuji, S., Kakita, A., Takahashi, H. and Kwak, S.
  • Journal Title: Neurobiol. Dis. Volume: 45 Pages: 1121-8
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2011.12.033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RNA editing of the Q/R site of GluA2 in different cultured cell lines that constitutively express different levels of RNA editing enzyme ADAR2. (2012)
  • Author(s): Yamashita, T., Tadami, C., Nishimoto, Y., Hideyama, T., Kimura, D., Suzuki, T. and Kwak, S.
  • Journal Title: Neurosci Res. Volume: 73 Pages: 42-8
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.02.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The abnormal processing of TDP-43 is not an upstream event of reduced ADAR2 activity in ALS motor neurons. (2012)
  • Author(s): Yamashita, T., Hideyama, T., Teramoto, S. and Kwak, S.
  • Journal Title: Neurosci Res. Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.02.015
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ALS 運動ニューロンにおけるRNA編集異常とTDP-43 の病理. Abnormal GluR2 RNA editing and TDP-43 pathology in ALS motor neurons. (2011)
  • Author(s): 山下雄也、日出山拓人、八賀康祐、寺本さやか、郭 伸.
  • Organizer: 第34 回神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜.
  • Year and Date: 2011.9.14-17
• [Presentation] ADAR2 賦活物質のin vitro スクリーニングシステムの開発：孤発性ALS 治療薬の探索. (2011)
  • Author(s): 山下雄也、寺本さやか、日出山拓人、郭 伸.
  • Organizer: 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク 夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2011.8.21-23
• [Presentation] Inefficient RNA editing of GluA2 with ADAR2 downregulation and sporadic ALS. (2011)
  • Author(s): Hideyama, T., Yamashita, T., Aizawa, H. and Kwak, S.
  • Organizer: 8th IBRO World Congress of Neuroscience
  • Place of Presentation: Firenze, Itary.
  • Year and Date: 2011.7.14-19
• [Presentation] AMPA 受容体サブユニットGluR2 のQ/R 部位RNA 編集率に及ぼす各種薬剤の効果. (2011)
  • Author(s): 澤田潤、相澤仁志、片山隆行、長谷部直幸、山下雄也、郭 伸.
  • Organizer: 第52 回日本神経学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2011.5. 18-20
• [Presentation] 孤発性ALS におけるRNA 編集異常のメカニズムと運動ニューロン死. (2011)
  • Author(s): 日出山拓人、山下雄也、相澤仁志、柿田明美、高橋均、辻省次、鈴木岳史、Seeburg PH, Higuchi M, 高橋良輔、三澤日出巳、郭 伸.
  • Organizer: 第5２回日本神経学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2011.5. 18-20
• [Presentation] Downregulation of RNA editing enzyme ADAR2 and sporadic ALS. (2011)
  • Author(s): Hideyama, T., Yamashita, T., Aizawa, H. and Kwak, S.
  • Organizer: The 22nd International Symposium on MND/ALS
  • Place of Presentation: Sydney, Australia.
  • Year and Date: 2011.11.30 -12.2
• [Presentation] Abnormal GluR2 RNA editing and TDP-43 pathology in ALS motor neurons. (2011)
  • Author(s): Yamashita, T., Hideyama, T., Hachiga, K., Teramoto, S. and Kwak, S.
  • Organizer: 41st Annual Meeting Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC, USA.
  • Year and Date: 2011.11.12-16,
• [Presentation] Abnormal GluR2 RNA editing and TDP-43 pathology in ALS motor neurons. (2011)
  • Author(s): Yamashita, T., Hideyama, T., Hachiga, K., Teramoto, S. and Kwak, S.
  • Organizer: 6th Brain Research conference "RNA binding proteins in neurological disease
  • Place of Presentation: Washington DC, USA.
  • Year and Date: 2011.11.10-11