2014 Fiscal Year Research-status Report
神経難病ALS/FTD責任遺伝子C9orf72の機能解明に関する研究
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25430054
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| Research Institution | Meiji Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
佐藤 準一 明治薬科大学, 薬学部, 教授 (30274591)
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2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | C9orf72 / ALS / FTD / 標的遺伝子 / 結合タンパク質 / オミックス / バイオインフォマティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【目的・方法】筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis; ALS)は、中高年期に運動ニューロンが変性脱落を来たし、筋萎縮や嚥下障害・呼吸障害が急速に進行して死に至る難病である。一方前頭側頭型認知症（frontotemporal dementia; FTD）は、中高年期に前頭葉と側頭葉を中心とする神経細胞変性脱落と脳萎縮を来たし、認知機能障害・人格変化・行動異常を呈する原因不明の難病である。ALSとFTDはしばしば合併し、両者に共通してC9orf72(以下C9と省略)遺伝子非翻訳領域のGGGGCC リピート異常伸長変異(数千コピー)が同定された(C9ALS/FTD)。C9の6塩基リピート伸長は、欧米ではALSの責任遺伝子変異として最も頻度が高い。C9ALS/FTDの発症機序としてハプロ不全、核内RNA凝集体、細胞質DPRタンパク蓄積が提唱されているが、いずれも複雑な病態を十分に説明出来ない。本研究では3種類のC9オミックスデータ：C9リピートRNA結合タンパクプロテオーム(Nature 2014;507:195), C9ALS iPSC由来運動ニューロントランスクリプトーム(Sci Transl Med 2013;5:208ra149), C9ALS運動ニューロントランスクリプトーム(Neuropathol Appl Neurobiol 2014;40:670)を再解析し、KEGG, IPAを用いて分子ネットワークを明らかにした。【結果】C9リピートRNA結合タンパクにはRRM, PLDが集積し、RNA processing, protein synthesisパスウェイと関連していた。C9ALS iPSC由来運動ニューロンでは、ECM remodeling遺伝子群の発現が低下していた。C9ALS運動ニューロンでは、RNA processing, protein synthesis, actin cytoskeletonの遺伝子群の発現異常を認めた。【結論】C9ALSオミクスデータの分子ネットワーク解析より、C9リピート異常伸長はpost-transcriptional RNA processingの異常を惹起し、ECMや細胞骨格のホメオスターシスの破綻を来たして神経変性を誘導している可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis; ALS)と前頭側頭型認知症(frontotemporal dementia; FTD)は、有効な治療法がない難病である。2011年にALSとFTDに共通するC9orf72(以下C9と省略)の遺伝子変異が同定され、変性神経細胞における細胞質封入体の存在が確認され、両者は臨床病理遺伝学的に共通の発症機構に基づく疾患単位「ALS/FTD」として確立された。しかし現在まで国内外の研究を通じて、C9の生理学的機能と神経変性過程における役割は解明されていない。本研究では「C9遺伝子変異により惹起された標的遺伝子群の発現異常と結合タンパク質群のネットワークの破綻により、神経細胞死が誘導される」との独自の作業仮説を考案した。この仮説を検証するため、3種類のC9のオミックスデータ：C9リピートRNA結合タンパクプロテオーム(Nature 2014;507:195), C9ALS iPSC由来運動ニューロントランスクリプトーム(Sci Transl Med 2013;5:208ra149), C9ALS運動ニューロントランスクリプトーム(Neuropathol Appl Neurobiol 2014;40:670)を再解析し、分子ネットワークを明らかにした。その結果、C9リピート異常伸長はpost-transcriptional RNA processingの異常を惹起し、ECMや細胞骨格のホメオスターシスの破綻を来たして神経変性を誘導している可能性が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
第3年度(平成27年度)は、マウス運動ニューロン細胞株NSC34 にFlag-C9, Flag-GFP を導入して安定細胞株を樹立し、免疫沈降(IP)と質量分析(MS)でC9結合タンパク質を同定し、ALSで最も顕著に傷害される運動ニューロンに特異的なC9プロテオームを解明する予定である。またC9ALS/FTDの治療戦略として、培養神経系細胞を用いて3種類のDPR(GA, GP, GR)を強制発現させて、細胞内凝集体形成を抑制する化合物をスクリーニングする予定である。
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| Causes of Carryover |
分子生物学実験試薬や培養プラスチック類をキャンペーン価格でまとめ買いすることにより、当初予定した金額より、消耗品費を安く押さえることが出来た。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度は最終年度に当たり、当初の到達目標を目指して研究を完成させるために有効に活用する予定である。
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[Journal Article] LC3, an autophagosome marker, is expressed on oligodendrocytes in Nasu-Hakola disease brains.2014
Author(s)
Satoh J, Motohashi N, Kino Y, Ishida T, Yagishita S, Jinnai K, Arai N, Nakamagoe K, Tamaoka A, Saito Y, Arima K.
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Journal Title
Orphanet Journal of Rare Diseases
Volume: 9
Pages: e68
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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