福山型筋ジストロフィーおよびジストログリカノパチーの分子病態解明と治療薬開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26253057
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 戸田 達史 神戸大学, 医学研究科, 教授 (30262025)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 福山型筋ジストロフィー / レトロトランスポゾン / ジストログリカノパチー / アンチセンス治療 / フクチン / LARGE

Outline of Annual Research Achievements

福山型筋ジストロフィーは日本人特有の重篤な疾患であり、これまで治療薬は存在しない。本研究では福山型筋ジストロフィー新規治療剤としてアンチセンス核酸の開発を行った。FCMDモデル細胞とモデル動物を用いて既報告のA3,E3,D5周辺の網羅的スクリーニングによって高活性配列の探索を実施した。さらにヒトへの投与試験が開始されており安全性の問題が無いと考えられるモルフォリノ核酸（PMO）を用いてさらに配列の最適化を実施し、ミックスカクテルでなく1本のアンチセンス核酸によって高活性を示す候補配列を見出した。
LARGEは先天性筋ジストロフィー1DおよびLargemydマウスの原因遺伝子であるが、FCMD、筋眼脳病、Walker-Warburg症候群の患者細胞にLARGEを過剰発現させることで糖鎖修飾が改善され、原因遺伝子によらずLARGEがジストログリカノパチーに共通した治療に活用できる可能性が示されている。LargemydマウスとFCMDモデルのMyf5-fukutin cKOマウス(2)に対して、MCKプロモーター下流にLargeを組み込んだアデノ随伴ウイルスベクター（AAV）を投与し、筋線維特異的にLARGEを過剰発現させた。LargemydマウスではAAV投与後に体重、握力、血清CK値の改善がみられ、糖鎖修飾、骨格筋病理的にも筋ジストロフィー病態の改善が得られた。しかし、Myf5-fukutin cKOマウスでは糖鎖修飾および筋ジストロフィー病態の改善は得られなかった。そこでfukutin欠損胚性幹細胞に対してLARGEを過剰発現させたが、糖鎖修飾の改善は認めなかった。fukutinが完全に欠損している状態ではLARGE依存性の糖鎖修飾が起こらないと考えられた。fukutinの活性は未知であるが、LARGEのもつ糖鎖増強活性が得られるにはfukutinの存在が必要と考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成26年度までの計画として病態解明が進んでおり、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

ポストリン酸糖鎖の構造同定を行い、フクチンなどαジストログリカノパチー関連分子の酵素活性同定と病態解明を行う。また至適薬剤の選択がなされたアンチセンス・モルフォリノ治療を、臨床応用に向けて開発を進めるとともに、実験的に中枢神経系への有効性を証明する。

Research Products

• [Journal Article] ABCG2 variant has opposing effects on onset ages of Parkinson's disease and gout. (2015)
  • Author(s): Matsuo H, Tomiyama H, Satake W, Chiba T, Onoue H, Kawamura Y, Nakayama A, ShimizuS, Sakiyama M, Funayama M, Nishioka K, Shimizu T, Kaida K, Kamakura K, Toda T, Hattori N, ShinomiyaN.
  • Journal Title: Ann Clin Transl Neurol Volume: 2 Pages: 302-306
  • DOI: 10.1002/acn3.167.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fukutin is prerequisite to ameliorate muscular dystrophic phenotype by myofiber-selective LARGE expression. (2015)
  • Author(s): Ohtsuka Y, Kanagawa M, Yu CC, Ito C, Chiyo T, Kobayashi K, Okada T, Takeda S’I, Toda T.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 5 Pages: 8316
  • DOI: 10.1038/srep08316.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CHCHD2 mutations in autosomal dominant late-onset Parkinson’s disease: a genome-wide linkage and sequencing study. (2015)
  • Author(s): Funayama M, Ohe K, Amo T, Furuya N, Yamaguchi J, Saiki S, Yuanzhe L, Ogaki K, Ando M, Yoshinon H, Tomiyama H, Nishioka K, Hasegawa K, Saiki H, Satake W, Mogushi K, Sasaki R, Kokubo Y, Kuzuhara S, Toda T, Mizuno Y, Uchiyama Y, Ohno K, Hattori N.
  • Journal Title: Lancet Neurol Volume: 14 Pages: 274-282
  • DOI: 10.1016/S1474-4422(14)70266-2.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TRPV2 is critical for the maintenance of cardiac structure and function in mice. (2014)
  • Author(s): Katanosaka Y, Iwasaki K, Ujihara Y, Takatsu S, Nishitsuji K, Kanagawa M, Sudo A, Toda T, Katanosaka K, Mohri S, Naruse K.
  • Journal Title: Nat Comm Volume: 5 Pages: 3932
  • DOI: 10.1038/ncomms4932.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Peripheral leukocyte anomaly detected with routine automated hematology analyzer sensitive to adipose triglyceride lipase deficiency manifesting neutral lipid storage disease with myopathy/triglyceride deposit cardiomyovasculopathy. (2014)
  • Author(s): Suzuki A, Nagasaka H, Ochi Y, Kobayashi K, Nakamura H, Nakatani D, S Yamaguchi, Yamaki S, Wada A, Shirata Y, Hui SP, Toda T, Kuroda H, Chiba H, Hirano K.
  • Journal Title: Mol Genet Metab Rep Volume: 1 Pages: 249-253
  • DOI: 10.1016/j.ymgmr.2014.05.001.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Disease-associated marked hyperalphalipoproteinemia. (2014)
  • Author(s): Hirano K, Nagasaka H, Kobayashi K, Yamaguchi S, Suzuki A, Toda T, Doyu M.
  • Journal Title: Mol Genet Metab Rep Volume: 1 Pages: 264-268
  • DOI: 10.1016/j.ymgmr.2014.06.001.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The role of Pak-interacting exchange factor-β phosphorylation at serines 340 and 583 by PKCγ in dopamine release. (2014)
  • Author(s): Shirafuji T, Ueyama T, Yoshino K, Takahashi H, Adachi N, Ago Y, Koda K, Nashida T, Hiramatsu N, Matsuda T, Toda T, Sakai N, Saito N.
  • Journal Title: J Neurosci Volume: 34 Pages: 9268-9280
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4278-13.2014.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Association of the ASCO classification with the executive function subscores of the Montreal Cognitive Assessment in patients with post-ischemic stroke. (2014)
  • Author(s): Washida K, IharaM, Tachibana H, Sekiguchi K, Kowa H, Kanda F, Toda T.
  • Journal Title: J Stroke Cerebrovasc Dis Volume: 23 Pages: 2250-2255
  • DOI: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2014.04.009.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Overexpression of LARGE suppresses muscle regeneration via down-regulation of insulin-like growth factor 1 and aggravates muscular dystrophy in mice. (2014)
  • Author(s): Saito F, Kanagawa M, Ikeda M, Hagiwara H, Masaki T, Ohkuma H, Katanosaka Y, Shimizu T, Sonoo M, Toda T, Matsumura K.
  • Journal Title: Hum Mol Genet Volume: 23 Pages: 4543-4558
  • DOI: 10.1093/hmg/ddu168.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Contribution of dysferlin deficiency to skeletal muscle pathology in asymptomatic and severe dystroglycanopathy models: generation of a new model for fukuyama congenital muscular dystrophy. (2014)
  • Author(s): Kanagawa M, Lu Z, Ito C, Matsuda C, Miyake K, Toda T.
  • Journal Title: Plos ONE Volume: 9 Pages: e106721
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0106721. eCollection 2014.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Japanese founder duplications/triplications involving BHLHA9 are associated with split-hand/foot malformation with or without long bone deficiency and Gollop-Wolfgang complex. (2014)
  • Author(s): Nagata E, Kano H, Kato F, Yamaguchi R, Nakashima S, Takayama S, Kosaki R, Tonoki H, Mizuno S, Watanabe S, Yoshiura KI, Kosho T, Hasegawa T, Kimizuka M, Suzuki A, Shimizu K, Ohashi H, Haga N, Numabe H, Horii E, Nagai T, Yoshihashi H, Nishimura G, Toda T, et al.
  • Journal Title: Orphanet J Rare Dis Volume: 9 Pages: 125
  • DOI: 10.1186/s13023-014-0125-5.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 医学と医療の最前線 筋ジストロフィー治療の新しい展開 (2014)
  • Author(s): 戸田達史
  • Journal Title: 日本内科学会雑誌 Volume: 103 Pages: 2820- 2828
• [Journal Article] 福山型筋ジストロフィー 仕組みの解明 治療法開発 (2014)
  • Author(s): 戸田達史
  • Journal Title: 関西実験動物研究会 Volume: 会報36号 Pages: 83
• [Presentation] 神経・筋疾患の分子メカニズム、遺伝子治療、分子標的治療 / Molecular pathogenesis, genetic counseling, and molecular targeting therapy for neurological and muscular diseases. (2014)
  • Author(s): 戸田達史
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第59回大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-19 – 2014-11-22
  • Invited
• [Presentation] 福山型筋ジストロフィー症の遺伝子治療研究 (2014)
  • Author(s): 戸田達史
  • Organizer: 第３２回全国筋ジストロフィー大阪大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-18
  • Invited
• [Presentation] A de novo mutation of the MYH7 gene in a large Chinese family with autosomal dominant myopathy. (2014)
  • Author(s): Tatsushi Toda, Hui Xiong, Tetsuya Oda, Kazuhiro Kobayashi, Shuo Wang, Wataru Satake, Hui Jiao, Yanling Yang, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Xiru Wu.
  • Organizer: 19th international congress of the world muscle society
  • Place of Presentation: Berlin, Germany
  • Year and Date: 2014-10-07 – 2014-10-11
• [Presentation] Impaired viability of muscle precursor cells in muscular dystrophy with glycosylation defects and amelioration of its severe phenotype by limited gene expression. (2014)
  • Author(s): Motoi Kanagawa, Chih-Chieh Yu, Chiyomi Ito, So-ichiro Fukada, Tomoko Chiyo, Kazuhiro Kobayashi, Takashi Okada, Shin’ichi Takeda, Tatsushi Toda.
  • Organizer: The 13th International Congress on Neuromuscular Diseases (ICNMD)
  • Place of Presentation: Nice, France
  • Year and Date: 2014-07-05 – 2014-07-10
• [Presentation] 神経難病の治療と研究の現状と展望 (2014)
  • Author(s): 戸田 達史
  • Organizer: 第38回日本遺伝カウンセリング学会学術集会
  • Place of Presentation: 近畿大学ノーベンバーホール
  • Year and Date: 2014-06-26 – 2014-06-29
  • Invited
• [Presentation] 福山型筋ジストロフィーの病態基盤と新たな治療法の開発 (2014)
  • Author(s): 戸田 達史
  • Organizer: 第56回日本小児神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 浜松
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-31
  • Invited
• [Remarks] 神戸大学大学院 医学研究科 生理学・細胞生物学講座 分子脳科学分野
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/clgene/