2013 Fiscal Year Research-status Report
神経変性疾患における小胞体・ミトコンドリア膜間領域の生理的意義の解明
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25860252
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
渡邊 征爾 名古屋大学, 環境医学研究所, 研究員 (70633577)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 筋萎縮性側索硬化症 / SOD1 / 小胞体・ミトコンドリア膜間領域 |
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| Research Abstract |
本研究は、細胞の恒常性に重要であると考えられる小胞体・ミトコンドリア膜間領域（MAM）に着目し、MAMの恒常性破綻が神経変性疾患につながる神経細胞内の主要な病態であるかどうかを変異SOD1を用いたALSモデルにより検討することを目的としている。本年度の研究においては、MAMへの変異SOD1の異常蓄積と病態との相関様式の全容解明を目指して生化学的な検討を中心に実施した。その結果、変異SOD1を発現するALSモデルマウスにおいて、変異SOD1が病巣組織である脊髄および脳においてMAMに強く蓄積する一方、非病巣組織である肝臓ではほとんど蓄積しないことを見出した。さらに、初代培養アストロサイトにおいても変異SOD1のMAMへの異常蓄積は見られなかったことから、変異SOD1のMAMへの異常蓄積が神経細胞に特異的な現象であるであることが示唆された。加えて、このようなMAMへの変異SOD1の異常蓄積は、SOD1以外のALS原因遺伝子である変異TDP-43や変異FUSと野生型SOD1の共発現によっても引き起こされ、MAMの異常がALSの病態に広く関与する可能性が考えられた。一方、MAMに蓄積する変異SOD1の量をALSモデルマウスの脊髄を用いて経時的に比較した結果、発症時期を境に、変異SOD1の量が大きく変動することを見出した。また、同時にMAM特異的なタンパク質はMAM画分から減少していた。このことはMAMの構造的崩壊がALSの発症時期を規定している可能性を示すものであり、今後、どのような機序によってMAMの崩壊が生じるのか、その分子的機序を明らかにすることを目指す。
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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
本年度の研究では、研究計画にある変異SOD1の病巣および病期特異的なMAMへの蓄積をALSモデルマウスにおいて明らかにし、更に変異SOD1のみならず、他のALS原因タンパク質であるFUSやTDP-43もミスフォールド化したSOD1のMAMへの蓄積を引き起こすことを示唆する成果を得た。また、アストロサイトについても、同様の検討を行い、神経細胞と異なり、アストロサイトではMAMへの変異SOD1の蓄積が見られないことを明らかにした。予備的検討の段階ではあるが、変異SOD1マウスにおいてσ1受容体およびイノシトール三リン酸受容体の局在異常が疾患の進行に伴って生じることも見出しており、これらの分子がMAMにおける変異SOD1の標的である可能性が高いと考えられる。また、σ1受容体欠損マウスと変異SOD1マウスの交配も本年度で既に完了していることから、来年度以降、本格的に生化学的、細胞生物学的な解析を行い、変異SOD1の蓄積とこれらの分子の異常を明らかにできると考えている。以上のことから、本年度の成果は当初の研究計画において検討を予定していた内容を十分に満足するものであると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、まずσ1受容体欠損と変異SOD1のダブルトランスジェニックマウスが発症時期および疾患の進行にどのような影響を及ぼすのか、経時的に観察を行う予定である。現時点までの予備的な検討から、主に発症時期への影響が大きいと予想されるため、特に発症前の時期に着目して、軸索の変性、神経筋接合部の消失および運動神経細胞自身の変性などに違いが見られるかを組織学的に検討することを予定している。また、グリア細胞の活性化に影響があるかどうかも併せて検討したい。一方、σ1受容体は自身の劣性変異により若年性ALSを発症することから、変異σ1受容体の機能異常がどのようなものであるかを調べることは有意義であると考えられ、加えて、本年度の研究から変異SOD1モデルにおいてもσ1受容体およびイノシトール三リン酸受容体の異常が見出せており、σ1受容体の生化学的、細胞生物学的な機能解析は必須であると判断できる。そこで、変異σ1受容体がイノシトール三リン酸受容体と野生型同様に相互作用するのかどうか、σ1受容体またはイノシトール三リン酸受容体が変異SOD1の直接の標的分子であるのか、更にσ1受容体の変異に伴ってカルシウム濃度の変動や細胞への毒性が見られるかについて、主に培養細胞を用いて検討を進める予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
所属研究室の名古屋大学への移動に伴って、当初、購入予定だった試薬等の購入や実験動物等の搬入に遅れが生じたため。
本年度は、計画通りに執行予定である。
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