転写因子Ｎｒｆ１による神経変性疾患の治療に向けた分子基盤解析

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24590370
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大歳 維知子(西島維知子) 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 講師 (70600394)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: Nrf1 / プロテアソーム / 筋萎縮性側索硬化症 / モデルマウス / hSOD1

Outline of Annual Research Achievements

筋萎縮性側索硬化症(ALS)などの神経変性疾患の病因の一つとして、プロテアソームの機能不全による異常タンパク質の過剰な蓄積が考えられている。生体防御関連遺伝子の発現を制御する転写因子Nrf1は、プロテアソームのサブユニットタンパク質の転写を促進し、プロテアソームの活性化に機能することが報告されていることから、本研究課題では、ALSのモデル動物であるヒト変異SOD1遺伝子発現マウスにNrf1遺伝子を導入し、Nrf1の活性化と神経変性の軽減の関連を検討した。
転写因子MafG遺伝子の遺伝子発現制御領域(MafG regulatory domain; MGRD)にNrf1 cDNAとFLAG配列、polyA配列を連結したMGRD-Nrf1トランスジェニックマウス（MGRD-Nrf1Tgマウス）とALSモデル動物であるヒト変異SOD1遺伝子発現マウス（H46R変異SOD1-Tgマウス）とを交配してDouble-Tgマウスを作製した。次に同マウスの体重を測定して神経変性に伴う筋肉重量の低下を解析し、運動失調の程度を歩行動作やクラスピング（マウス尻尾を吊るした時の足の折り曲げ行動）により測定した。
Double-TgマウスがNrf1遺伝子の導入によりSOD1-Tgマウスの運動症状等の神経変性の進行が遅れるかを経時的に調べたところ、期待した結果と反対に神経変性症状の悪化が観察された。MGRD-Nrf1Tgマウス単独では、同じ期間内(20-25週）の体重の減少と運動失調が観察されなかった。
以上のように予想された結果（Nrf1の活性化による神経変性の軽減）と反対の結果となったことから、計画を変更してNrf1遺伝子の減少(Nrf1へテロ遺伝子欠損マウスとの交配)による神経変性の軽減を試みることとした。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

平成26年度は(1)実験計画の変更と、(2)マウスの繁殖の遅延が発生したことにより本計画研究の達成度に遅れを生じている。
(1) Double-Tgマウスの神経変性症状について期待した結果（Nrf1の活性化による神経変性の軽減）と反対に神経変性の症状悪化が観察されたため、計画を変更してNrf1遺伝子発現量の減少(Nrf1へテロ遺伝子欠損マウスとの交配)による神経変性の軽減を試みることとし、解析の進行の遅れが生じた。
(2) 平成25年度はH46R変異SOD1-Tgマウスの繁殖が順調であったが、平成26年度に入り、同マウスの繁殖が順調に進まなかったことから、MGRD-Nrf1Tgマウスと交配して作製する、Double-Tgマウスの繁殖に遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

Nrf1遺伝子発現量の減少によるH46R変異SOD1-Tgマウスの神経変性の進行の遅延を試みるために、Nrf1へテロ遺伝子欠損 (Nrf1+/-)マウスとH46R変異SOD1遺伝子発現マウスを交配し、hSOD1-Tg:Nrf1+/-複合変異マウスを作製する。同マウスを定時的に体重を測定し、神経変性に伴う筋肉重量の低下を解析する。また、運動失調の程度を歩行動作やクラスピング等から測定し、Double-Tgマウスの結果を比較し、神経変性の軽減化を検討する。
さらにhSOD1-Tg:Nrf1+/-複合変異マウスとDouble-Tgマウス、H46R変異SOD1-Tgマウスにおいて、脊髄前核細胞の形態やユビキチン陽性タンパク質の凝集、軸索変性、神経細胞の欠落を病理学的に観察し定量的に評価する。
またNrf1の遺伝子発現量の変化に伴うプロテアソームのサブユニット(PSMB6/β1, PSMA2/α2, PSMC4/S6b, PSMB4/β7)の転写とタンパクの発現について解析する。加えて、これまで示唆されているプロテアソームサブユニット遺伝子だけでなく、タンパク質蓄積ストレスに対して防衛的に機能する遺伝子群の発現量についても解明を行う。

Causes of Carryover

神経変性モデル動物である変異SOD1遺伝子発現マウスに、生体防御遺伝子群の発現制御因子Nrf1を導入し、Nrf1の活性化による神経変性の軽減を解析した所、期待した結果と反対に神経変性の症状悪化が観察された。
そこで、計画を変更してNrf1遺伝子の減少(Nrf1へテロ遺伝子欠損マウスとの交配)による神経変性の軽減を試みることとしたため、未使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

Nrf1遺伝子の減少による神経変性の軽減の機構を平成27年度に行うこととし、試薬・抗体等を含む分子神経病理解析と成果発表・論文発表の費用に充てることにする。