2015 Fiscal Year Annual Research Report
Novel Preventive Strategy for Alzheimer's Disease Based on the Toxic Conformation Theory of Amyloid beta
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26221202
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
入江 一浩 京都大学, 農学研究科, 教授 (00168535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 一馬 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80571281)
清水 孝彦 千葉大学, 大学院医学研究院, 特任准教授 (40301791)
久米 利明 京都大学, 薬学研究科, 准教授 (10303843)
徳田 隆彦 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80242692)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 脳神経疾患 / アルツハイマー病 / 有機化学 / 核酸アプタマー / 抗体 / 脳脊髄液 / 毒性オリゴマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー病（AD）の原因物質である42残基のアミロイドβ（Aβ42）は、2あるいは3量体を基本単位としてオリゴマー化（凝集）することにより神経細胞毒性を示す。その際、22,23番目に付近にターン構造を有する毒性コンホマーがオリゴマー化しやすいことを、本研究代表者らは見いだしている。本研究では、2, 3量体それぞれに特異的に結合する抗体ならびに核酸アプタマーを開発し、ADの迅速診断に応用すること、また、毒性コンホマーをとりやすいE22P-Aβをノックインした新規ADモデルマウスを作出し、抗体及び機能性食品成分などによる予防効果の検証を目的としている。
今年度はまず、昨年度開発した毒性コンホマー特異抗体（24B3）の機能解析を行ったところ、E22P-Aβ42の2量体モデルペプチド（V40で架橋）を、E22P-Aβ42モノマーよりも強く認識する一方で、野生型Aβ42に対する反応性が非常に低いことが明らかになった。続いて、AD患者の脳脊髄液を、市販のN末抗体82E1（固相）と24B3（液相）を用いたサンドイッチELISAにより分析したところ、AD患者の毒性コンホマー量の全Aβ42量に対する割合は、健常人に比べて有意に高かった。さらに24B3は、市販のN末抗体などとは異なり、Aβ42による神経細胞毒性に対する保護作用を示したことから、今後ヒト化することにより初期のAD患者に対する治療薬としての応用が期待される。
一方、食材等に含まれる各種非カテコール型のフラボノイドによるAβ42凝集抑制機構を、15NラベルしたAβ42の1H-15N SOFAST-HMQC NMRにおける化学シフトの変化により解析した。さらに、ヒト型E22P-Aβ42ならびにE22V-Aβ42配列を含むアミロイド前駆タンパク質ノックインベクターを用いて、それぞれのノックイン動物の作製を開始した。
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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
本年度は、Aβ42の22,23番目における毒性ターン構造をきわめて特異的に認識する24B3抗体と市販のN末抗体（82E1）を用いたサンドイッチELISAを用いて、AD患者の脳脊髄液によるAD診断の可能性について検討した。その結果、AD患者の毒性コンホマー量（毒性ターン構造をもつAβ量）の全Aβ42量に対する割合は、健常人に比べて有意に高かった。毒性コンホマーは、ADの初期段階で増加していると考えられることから、24B3抗体は初期のAD診断において特に有効と思われる。なお、AD患者の脳脊髄液は、昨年度、京都府立医科大学附属病院において採取されたものを用いた。本研究計画は、京都府立医科大学ならびに京都大学の倫理委員会により承認されている。
一方、食品中に広く含まれる非カテコール型フラボノイド類によるAβ凝集抑制機構を明らかにするとともに、凝集抑制活性の発現に必要な構造条件（B環上の2'位の水酸基ならびに平面性）も明確にできた。来年度以降に計画しているフラボノイド類の体内動態を調べるためのモデル化合物を選択する上で有用な知見である。さらに、ヒト型E22P-Aβ42ならびにE22V-Aβ42配列を含むアミロイド前駆タンパク質ノックインベクターを用いて、それぞれのノックイン動物の作製を開始した。近いうちにキメラマウスが誕生する予定である。
以上により、本研究はおおむね順調に進展しているものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに合成に成功したAβ42の2量体モデルペプチドをハプテンとして、2量体を特異的に認識する抗体ならびに核酸アプタマーの作製を試みる。核酸アプタマーについては、今年度予備実験を行っており、来年度以降本格的に実験を展開できる状況にある。
また、24B3抗体を用いた脳脊髄液によるAD診断をより確実にするため、高感度のシモア装置（デジタルELISA技術を用いた新規イミュノアッセイプラットフォーム）を用いて再検討する。シモア装置は、2016年3月、京都府立医大に納品されたので、繰越金を用いて2016年9月までに予備的な実験を行う。
一方、食品中のフラボノイド類のマウスにおける体内動態（吸収、代謝、脳への移行）を調べる目的で、共同研究者（久米）によって青ジソから単離された2',3'-dihydroxy-4',6'-dimethoxychalconeを大量合成し、予備実験を行う。さらに、E22P型ならびにE22V型Aβ42をそれぞれノックインした新規ADモデルマウスの作出を本格的に開始する。今年度はキメラマウスが誕生する予定なので、順調に進めば、年度末までに最初のノックインホモ接合体マウスが得られるものと期待される。
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| Remarks |
アウトリーチ活動
入江一浩：化学的手法に基づくアルツハイマー病の新しい予防戦略．グローバルサイエンスキャンパス京都大学（ELCAS 2015）、基盤コース、京都大学吉田キャンパス（京都）平成27年10月17日；入江一浩、久米利明：アミロイドβの毒性構造特異抗体の開発．京都大学アカデミックデイ2015．［京都大学百周年時計台記念館（京都市）］平成27年10月4日．
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[Presentation] Characterization of the monoclonal antibody (24B3) highly recognizing the toxic turn of amyloid β42 and its application to diagnosis for Alzheimer’s disease2016
Author(s)
Kazuma Murakami, Mizuho Hanaki, Maki Tokuda, Ken-ichi kagi, Ryotaro Ishii, Harutsugu Tatebe, Takahiko Tokuda, Masahiro Maeda, Naotaka Izuo, Takahiko Shimizu, Kazuhiro Irie
Organizer
The 8th Takeda Science Foundation Symposium on PharmaSciences “Biomolecule-based Medicinal Science: Featuring Mid-Size Drugs”
Place of Presentation
Takeda Pharmaceutical Company, Ltd. (Suita, Japan)
Year and Date
2016-01-21
Int'l Joint Research
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[Presentation] Characterization of monoclonal antibodies against the toxic turn of amyloid β42 and their application to diagnosis for Alzheimer’s disease2015
Author(s)
Kazuma Murakami, Mizuho Sato-Hanaki, L. M. Moro, G. Giaccone, F. Tagliavini, Ken-ichi Akagi, Ryotaro Ishii, Takahiko Tokuda, Masahiko Maeda, Naotaka Izuo, Takahiko Shimzu, Kazuhiro Irie
Organizer
2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
Place of Presentation
Hilton Hawaiian Villege (Honolulu, USA)
Year and Date
2015-12-15
Int'l Joint Research / Invited
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