2013 Fiscal Year Annual Research Report
Galectin-1による筋萎縮性側索硬化症の発症と進行の二面的制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Generation of synapse-neurocircuit pathology |
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| Project/Area Number |
25110724
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中別府 雄作 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (30180350)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | SOD1 / ニューロスフェロイド / 軸索輸送 / 酸化ストレス / レクチン |
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| Research Abstract |
筋萎縮性側索硬化症（ALS）患者の剖検例において，脊髄運動神経の腫大部にニューロフィラメントの凝集体とともにガレクチン-1の過剰な蓄積が報告されている。ガレクチン-1は還元的な環境下ではホモダイマーとして細胞増殖、細胞接着、腫瘍転移、T細胞のアポトーシス誘導に関わるが、酸化的な環境下ではシステイン残基の酸化によりモノマーの酸化型ガレクチン-1に変換される。酸化型ガレクチン-１は神経の軸索再生を促進する活性を有し、ALSモデルマウスへの長期投与により運動神経変性を抑制することが報告されているが、内在性のガレクチン-１がALSの発症にどのように関わるのかこれまで全く報告がない。
今回我々は、ALSの発症におけるガレクチン-1の関与を明らかにする目的で、SOD1[G93A]トランスジェニックマウスにおけるガレクチン-1の発現と局在を解析し、以下の事実を見出した。SOD1[G93A]トランスジェニックマウスでは、運動機能失調の発症以前より脊髄運動神経軸索の腫大部にガレクチン-1がニューロフィラメントとともに過剰に蓄積した凝集体からなるニューロスフェロイドが確認された。この知見は、ALS患者の脊髄運動神経のニューロスフェロイドに認められるガレクチン-1の過剰蓄積が、SOD1G93AトランスジェニックALSモデルマウスで再現されるALSに普遍的な病理変化であることを世界で初めて明らかにしたものである。運動神経変性の進行期には軸索周囲に増生したアストロサイトにガレクチン-1の高発現を認めた。
現在、SOD1[G93A]トランスジェニックマウスにおけるガレクチン-1欠損の影響に注目し、運動機能失調発症に至る期間と発症後の生存期間、脊髄運動神経のニューロスフェロイドに蓄積しているガレクチン-1に関してタンパク質化学的な解析、脊髄運動神経の軸索輸送障害の解析な計画に従った解析を継続している。
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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
以下の５つの実験を計画していたが、①から④につについてほぼ計画どおりに遂行できたが、⑤については、組換えタンパク質の調製まで終了した。
① SOD1[G93A]トランスジェニック・ガレクチン-1欠損マウスの運動機能失調発症に至る期間と発症後の生存期間についてSOD1[G93A]トランスジェニックマウスと統計学的に十分な匹数のマウスを用いて比較検討する。②SOD1[G93A]トランスジェニックマウスの脊髄運動神経のニューロスフェロイドに蓄積しているガレクチン-1に関してタンパク質化学的な解析を行う。③ SOD1[G93A]トランスジェニックとSOD1[G93A]トランスジェニック・ガレクチン-1欠損マウスの脊髄運動神経の軸索輸送障害の程度を比較解析する。④ SOD1[G93A]トランスジェニックマウスの運動神経軸索周囲に増生したアストロサイトが発現するガレクチン-1に関してタンパク質化学的な解析を行う。
⑤ 組換えガレクチン-1βあるいは酸化型ガレクチン-1αタンパク質をSOD1[G93A]トランスジェニック・ガレクチン-1欠損マウスに長期投与し、運動機能失調発症に至る期間と発症後の生存期間への影響を解析する。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画どおりに実験を遂行する予定であるが、平成25年度の研究から今回用いたSOD1[G93A]トランスジェニックマウスのSOD1[G93A]トランスジーンのコピー数が少ない事から、ALS様の運動機能障害を発症するまでに35週を要することが明らかになり、長期観察が必要となる。そこで、現在最もよく使用されているSOD1[G93A]トランスジーンのコピー数が多い系統のマウスを入手したので、この系統を用いた解析も追加で予定している。
また、運動神経とアストロサイトの２つの細胞種に異なる時期にガレクチン-1が発現する事から、細胞特異的にガレクチンー１を欠損するようにFloxアリルを持つマウス胚性幹細胞を樹立したので、Floxアリルを持つマウス系統を樹立する予定である。このマウスが樹立できると、神経細胞選択的なガレクチン-欠損の解析が可能となる。
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[Journal Article] Galectin-1 deficiency improves axonal swelling of motor neurons in SOD1G93A transgenic mice.2014
Author(s)
Kobayakawa, Y., Sakumi, K., Kajitani, K., Kadoya, T., Horie, H., Kira, J-i, Nakabeppu, Y.
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Journal Title
Neuropathol Appl Neurobiol
Volume: N/A
Pages: N/A
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Characterization of galectin-1-positive cells in the mouse hippocampus.2014
Author(s)
Kajitani, K., Kobayakawa, Y., Nomaru, H., Kadoya, T., Horie, H. and Nakabeppu, Y.
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Journal Title
Neuroreport
Volume: 25
Pages: 171-176
DOI
Peer Reviewed
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[Book] Ganglion Cells: Morphology, Functional Development and Role in Disease2014
Author(s)
Sango, K., Niimi, N., Tsukamoto, M., Utsunomiya, K., Sakumi, K., Nakabeppu, Y., Kadoya, T., and Horie, H.
Total Pages
139
Publisher
Nova Science Publishers, Inc.
