BSE（牛海綿状脳症)由来vCJDプリオン高感度検出法の臨床応用研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25257506
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 北本 哲之 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20192560)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: プリオン / 増幅法 / PMCA法 / 微量検出法 / ２次感染予防

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ｖCJD（BSEウシ海綿状脳症由来のヒトのプリオン病であるバリアント型クロイツフェルト・ヤコブ病）プリオンの血液中での検出を目指した高感度増幅法の開発とその応用としての英国での検査実施を目標としている。
本年度は、血液中での検出という多数の蛋白の存在する状況下で我々が開発したPMCA(Protein Misfolding Cyclic Amplification)法がうまく働くのかを検証した。PMCA法に限らず、多くの検査方法でCSF（脳せき髄液）ではうまく検出できるのに血清あるいは血漿中では検出がうまくいかないという経験がある。事実、PMCA法でも血漿の存在下では増幅が阻害されるという報告があり、再現性を検証してみた。増幅する際に、容器に５％または１０％のヒト血漿を加えると明らかにPMCAでのｖCJDプリオンの増幅阻害が認められた。しかしながら、添加量をさらに加え２０％を超えると驚くべきことに抑制効果は見られず、逆に増幅効果がみられるという結果になった。この抑制効果、増幅効果を示す分子を同定するために様々な試みを行ったが、現時点では抑制効果を示す数種類の蛋白と増幅効果を示す数種類の蛋白が存在する結果であろうという結論を得ている。同定は、今後も進めていく課題であるが、現時点では２０％以上の濃度で血漿中のｖCJDプリオンの増幅は、非常に効率的に行えることを中心としてtransfusion誌に報告した。また、これらの成果は、英国での共同研究者にはすぐに報告して情報の共有化を図っている。
英国のグループへは、東北大学から基質のレコンビナントヒト型PrP蛋白を送っていたが、今年度からはヒト型PrP蛋白発現細胞を送り大量の消費を可能な状態としている。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究計画を立てた時点で、最も危惧していたのは、多数の蛋白が存在する血液中でのPMCAの抑制因子であった。１０－１０を超える感度であっても、抑制効果がその感度を10分の１や100分の１にする可能性が存在したのである。当初の危惧は、今年の研究成果によって完全に解消され、さらに高濃度の血漿ではPMCAの増幅効果が得られるという思わぬ利益ももたらした。この利益とは、高濃度の血漿を用いる増幅効果とともに、血漿のサンプルをより多く（大量に）検査できるというメリットももたらした。
さらに、血液中の抑制因子、促進因子などの同定が行われれば、PMCA検査方法の感度をより一層上昇させる可能性も出てきた。もちろん、最終的目標として促進因子の同定があるが、その前段階でも陽イオン交換樹脂に結合した蛋白分画など総合的には促進効果が得られることがわかりつつあり、当初予想もしなかった新しい展開もでてきた。

Strategy for Future Research Activity

英国での実用化試験とともに、さらなる増幅の効率化を目指して、東北大学では血液中の促進因子の解明とともに、PMCA反応のチューブ内にイオン交換樹脂を加えるなどの改良を持続的に行う予定である。我々のPMCAの限界希釈率は、１０－１０～１０－１１程度であるが、樹脂を加えることによって希釈率をさらに上げることは難しそうであるが、限界希釈したサンプルの陽性化が迅速に行える可能性が高いことがわかっている。

Research Products

• [Journal Article] Distinctive properties of plaque-type dura mater graft-associated Creutzfeldt-Jakob disease in cell-protein misfolding cyclic amplification. (2016)
  • Author(s): Takeuchi A, Kobayashi A, Parchi P, Yamada M, Morita M, Uno S, Kitamoto T.
  • Journal Title: Lab Invest. Volume: 96(5) Pages: 581-7
  • DOI: 10.1038/ labinvest.2016.27.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Efficient propagation of variant Creutzfeldt-Jakob disease prion protein using the cell-protein misfolding cyclic amplification technique with samples containing plasma and heparin. (2016)
  • Author(s): Oshita M, Yokoyama T, Takei Y, Takeuchi A, Ironside JW, Kitamoto T, Morita M.
  • Journal Title: Transfusion. Volume: 56(1) Pages: 223-30
  • DOI: 10.1111/trf.13279.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Quantifying prion disease penetrance using large population control cohorts. (2016)
  • Author(s): Minikel EV, Vallabh SM, Lek M, Estrada K, Samocha KE, Sathirapongsasuti JF, McLean CY, Tung JY, Yu LP, Gambetti P, Blevins J, Zhang S, Cohen Y, Chen W, Yamada M, Hamaguchi T, Sanjo N, Mizusawa H, Nakamura Y, Kitamoto T, MacArthur DG,et al.
  • Journal Title: Sci Transl Med. Volume: 8(322) Pages: 322ra9
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.aad5169.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sporadic Creutzfeldt-Jakob Disease MM1+2C and MM1 are Identical in Transmission Properties. (2016)
  • Author(s): Kobayashi A, Matsuura Y, Iwaki T, Iwasaki Y, Yoshida M, Takahashi H, Murayama S, Takao M, Kato S, Yamada M, Mohri S, Kitamoto T.
  • Journal Title: Brain Pathol. Volume: 26(1) Pages: 95-101
  • DOI: 10.1111/bpa.12264.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Neuropathological and biochemical criteria to identify acquired Creutzfeldt-Jakob disease among presumed sporadic cases. (2015)
  • Author(s): Kobayashi A, Parchi P, Yamada M, Mohri S, Kitamoto T.
  • Journal Title: Neuropathology. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1111/neup.12270.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Decreased regional cerebral blood flow in the bilateral thalami and medulla oblongata determined by an easy Z-score (eZIS) analysis of (99m)Tc-ECD-SPECT images in a case of MM2-thalamic-type sporadic Creutzfeldt-Jakob disease. (2015)
  • Author(s): Hayashi Y, Iwasaki Y, Yoshikura N, Asano T, Hatano T, Tatsumi S, Satoh K, Kimura A, Kitamoto T, Yoshida M, Inuzuka T.
  • Journal Title: J Neurol Sci. Volume: 358(1-2) Pages: 447-52
  • DOI: 10.1016/j.jns.2015.09.356.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Factors influencing the survival period in Japanese patients with sporadic Creutzfeldt-Jakob disease. (2015)
  • Author(s): Iwasaki Y, Akagi A, Mimuro M, Kitamoto T, Yoshida M.
  • Journal Title: J Neurol Sci. Volume: 357(1-2) Pages: 63-8
  • DOI: 10.1016/j.jns.2015.06.065.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The influence of PRNP polymorphisms on human prion disease susceptibility: an update. (2015)
  • Author(s): Kobayashi A, Teruya K, Matsuura Y, Shirai T, Nakamura Y, Yamada M, Mizusawa H, Mohri S, Kitamoto T.
  • Journal Title: Acta Neuropathol. Volume: 130(2) Pages: 159-70
  • DOI: 10.1007/s00401-015-1447-7.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Creutzfeldt-Jakob disease with homozygous M232R mutation: A case report. (2015)
  • Author(s): Kon T, Miki Y, Arai A, Funamizu Y, Ueno T, Haga R, Nishijima H, Suzuki C, Nunomura J, Baba M, Oyama Y, Shiga Y, Kitamoto T, Tomiyama M.
  • Journal Title: J Neurol Sci. Volume: 352(1-2) Pages: 108-9
  • DOI: 10.1016/j.jns.2015.03.017.
  • Peer Reviewed