福山型筋ジストロフィーと類縁疾患の分子病態解明と治療法開発

• Project/Area Number: 16H05353
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Pediatrics
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 小林 千浩 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (90324780)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000); Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2018: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2017: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2016: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: 糖鎖 / 筋ジストロフィー / 脳神経疾患 / 酵素 / 遺伝子 / ジストログリカノパチー / fukutin / α-dystroglycan

Outline of Annual Research Achievements

福山型筋ジストロフィー、muscle-eye-brain病、Walker-Warburg症候群を代表とするα-ジストログリカノパチーは、先天性の筋ジストロフィー、II型滑脳症、眼奇形を示す。本疾患群はα-dystroglycan上のO-mannose型糖鎖からリン酸基を介して伸びる側鎖の欠如が主原因であると考えられている。本研究では、その側鎖の完全構造決定と生合成分子機構の解明、その異常による脳の神経細胞移動異常に加え神経機能障害としての病態解析を行うこと、さらに、脳を中心とした治療実験も行い、臨床応用可能な治療法開発を目指すことを目的としている。
本年度は以下の実験を行ってきた。
１．α-DG機能糖鎖の完全構造決定と生合成機構の解明：α-DG機能糖鎖の生合成機構の解明として、未同定の遺伝子の検索を行った。fukutinとFKRPの基質のゴルジ体トランスポーター候補タンパク質については、検出感度を上げる工夫を行っている。ISPDの基質を生合成する酵素候補については、その活性は検出されなかった。原因未知のFCMD疑い患者の疾患パネル解析を行い、３患者で既知の原因遺伝子に変異を同定し、その他の患者で変異候補を絞り込んだ。
２．O-Man型糖鎖の脳における意義の解明：正常iPS細胞由来の脳オルガノイドと比較して患者由来では脳オルガノイドが形成されなかった。新たなO-Man型糖鎖修飾標的タンパク質とα-DGリガンドの同定として、fukutin欠損により糖鎖変化が生じる糖タンパク質をfukutin欠損脳の抽出液、WFAレクチン結合物で検出し質量分析したが、同定できなかった。fukutin欠損によりα-DGとの結合が変化するタンパク質を脳抽出液からα-DGと共沈殿するものとして検出を試みている。標的候補KIAA0319の糖鎖解析のために、マウス脳からタンパク質抽出している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

新規の物質の動態や酵素活性の測定系を立ち上げるのに時間と労力が予想よりかかっており、さらに汎用測定機器の突然の故障もあり、遅れ気味ではあるが、全体としてはおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

これまでに得られた結果に基づき、今後も継続して解析を行い、最終年度としての研究計画に基づき、α-DGpathyに対する治療法の模索、すなわちFCMDモデルマウスを用いた脳の治療、FCMDモデルマウスを用いた再生治療、ISPD変異マウスおよび患者細胞を用いた補充療法、FCMD、LGMD2I患者細胞を用いた補充療法の各治療法候補の検討を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Peking University First Hospital(中国)
• [Journal Article] Wide distribution of alpha-synuclein oligomers in multiple system atrophy brain detected by proximity ligation (2019)
  • Author(s): Sekiya Hiroaki、Kowa Hisatomo、Koga Hinako、Takata Mariko、Satake Wataru、Futamura Naonobu、Funakawa Itaru、Jinnai Kenji、Takahashi Motonori、Kondo Takeshi、Ueno Yasuhiro、Kanagawa Motoi、Kobayashi Kazuhiro、Toda Tatsushi
  • Journal Title: Acta Neuropathologica Volume: 137 Pages: 455-466
  • NAID: 120006599160
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Spatiotemporal requirement of dystroglycan glycosylation during brain development and rescue of severe cortical dysplasia via gene delivery in the fetal stage (2018)
  • Author(s): Sudo Atsushi、Kanagawa Motoi、Kondo Mai、Ito Chiyomi、Kobayashi Kazuhiro、Endo Mitsuharu、Minami Yasuhiro、Aiba Atsu、Toda Tatsushi
  • Journal Title: Human Mol. Genet. Volume: 27 Pages: 1174-1185
  • DOI: 10.1093/hmg/ddy032
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cell endogenous activities of fukutin and FKRP coexist with the ribitol xylosyltransferase, TMEM5 (2018)
  • Author(s): Nishihara, R., Kobayashi, K., Imae, R., Tsumoto, H., Manya, H., Mizuno, M., Kanagawa, M., Endo, T., and Toda, T.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 497 Pages: 1025-1030
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.02.162
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CDP-glycerol inhibits the synthesis of the functional O-mannosyl glycan of α-dystroglycan. (2018)
  • Author(s): Imae Rieko、Manya Hiroshi、Tsumoto Hiroki、Osumi Kenji、Tanaka Tomohiro、Mizuno Mamoru、Kanagawa Motoi、Kobayashi Kazuhiro、Toda Tatsushi、Endo Tamao
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 293 Pages: 12186-12198
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.003197
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] In silico drug screening by using genome-wide association study data repurposed dabrafenib, an anti-melanoma drug, for Parkinson’s disease (2018)
  • Author(s): Uenaka Takeshi、Satake Wataru、Cha Pei-Chieng、Hayakawa Hideki、Baba Kousuke、Jiang Shiying、Kobayashi Kazuhiro、Kanagawa Motoi、Okada Yukinori、Mochizuki Hideki、Toda Tatsushi
  • Journal Title: Human Molecular Genetics Volume: 27 Pages: 3974-3985
  • DOI: 10.1093/hmg/ddy279
  • NAID: 120006549191
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Newly developed selective immunoinactivation assay revealed reduction in adipose triglyceride lipase activity in peripheral leucocytes from patients with idiopathic triglyceride deposit cardiomyovasculopathy (2018)
  • Author(s): Takagi Atsuko、Ikeda Yasuyuki、Kobayashi Kunihisa、Kobayashi Kazuhiro、Ikeda Yoshihiko、Kozawa Junji、Miyauchi Hideyuki、Li Ming、Hashimoto Chikako、Hara Yasuhiro、Yamaguchi Satoshi、Suzuki Akira、Toda Tatsushi、Nagasaka Hironori、Hirano Ken-ichi
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 495 Pages: 646-651
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.11.070
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel FKRP mutations in a Japanese MDC1C sibship clinically diagnosed with Fukuyama congenital muscular dystrophy. (2017)
  • Author(s): Yoshioka Mieko、Kobayashi Kazuhiro、Toda Tatsushi
  • Journal Title: Brain Dev Volume: 39 Pages: 869-872
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2017.05.013
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Deep-intronic variant of fukutin is the most prevalent point mutation of Fukuyama congenital muscular dystrophy in Japan. (2017)
  • Author(s): Kobayashi Kazuhiro、Kato Reiko、Kondo-Iida Eri、Taniguchi-Ikeda Mariko、Osawa Makiko、Saito Kayoko、Toda Tatsushi
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 62 Pages: 945-948
  • DOI: 10.1038/jhg.2017.71
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of a Post-translational Modification with Ribitol-Phosphate and Its Defect in Muscular Dystrophy (2016)
  • Author(s): Kanagawa M, Kobayashi K, Tajiri M, Manya H, Kuga A, Yamaguchi Y, Akasaka-Manya K, Furukawa J, Mizuno M, Kawakami H, Shinohara Y, Wada Y, Endo T, Toda T.
  • Journal Title: Cell Rep Volume: 14 Pages: 2209-2223
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.02.017
  • NAID: 120005728438
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Analysis of phenotype, enzyme activity and genotype of Chinese patients with POMT1 mutation (2016)
  • Author(s): Haipo Yang, Hiroshi Manya, Kazuhiro Kobayashi, HUI JIAO, Xiaona Fu, Jiangxi Xiao, Xiaoqing Li, Jingmin wang, Yuwu Jiang, TATSUSHI TODA, Tamao Endo, Xiru Wu,Hui Xiong,
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume: 印刷中 Pages: 753-759
  • DOI: 10.1038/jhg.2016.42
  • NAID: 40020923851
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Carbohydrate-binding domain of the POMGnT1 stem region modulatesO-mannosylation sites of α-dystroglycan (2016)
  • Author(s): Kuwabara N, Manya H, Yamada T, Tateno H, Kanagawa M, Kobayashi K, Akasaka-Manya K, Hirose Y, Mizuno M, Ikeguchi M, Toda T, Hirabayashi J, Senda T, Endo T, Kato R.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 113 Pages: 9280-9285
  • DOI: 10.1073/pnas.1525545113
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The Muscular Dystrophy GeneTMEM5Encodes a Ribitol β1,4-Xylosyltransferase Required for the Functional Glycosylation of Dystroglycan (2016)
  • Author(s): Manya, H., Yamaguchi, Y., Kanagawa, M., Kobayashi, K., Tajiri, M., Akasaka-Manya, K., Kawakami, H., Mizuno, M., Wada, Y., Toda, T., and Endo, T.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 291 Pages: 24618-24627
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.751917
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] LARGE Gene Therapy for α-Dystroglycanopathies (2018)
  • Author(s): Yoshihisa Ohtsuka, Motoi Kanagawa, Tomoko Chiyo, Kazuhiro Kobayashi, Takashi Okada, Shin’ichi Takeda, Tatsushi Toda
  • Organizer: 11th Japanese-French Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ジストログリカノパチ－モデルマウスの中枢神経病態の解析 (2018)
  • Author(s): 首藤篤史、金川基、近藤舞、伊藤千代美、小林千浩、遠藤光晴、南康博 、饗場篤、戸田達史
  • Organizer: 第37回日本糖質学会
• [Presentation] ジストログリカン異常症の原因となるリビトールリン酸タンデム構造とその生合成機構 (2017)
  • Author(s): 小林 千浩、金川 基、田尻 道子、萬谷 博、久我 敦、山口 芳樹、和田 芳直、遠藤 玉夫、戸田 達史
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第６２回大会
• [Presentation] ジストログリカン異常症の原因となるリビトールリン酸タンデム構造とその生合成経路 (2017)
  • Author(s): 小林 千浩
  • Organizer: ２０１７年度生命科学系学会合同年次大会
  • Invited
• [Presentation] A de novo mutation of the MYH7 gene in a large Chinese family with autosomal dominant myopathy (2016)
  • Author(s): Kazuhiro Kobayashi, Tetsuya Oda, Hui Xiong, Wataru Satake, Tatsushi Toda
  • Organizer: The 13th International Congress of Human Genetics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] αジストログリカン糖鎖のリビトールリン酸タンデム構造とその生合成経路 (2016)
  • Author(s): Kazuhiro Kobayashi, Motoi Kanagawa, Michiko Tajiri, Hiroshi Manya, Atsushi Kuga, Yoshiki Yamaguchi, Keiko Akasaka-Manya, Jun-ichi Furukawa, Mamoru Mizuno, Hiroko Kawakami, Yasuro Shinohara, Yoshinao Wada, Tamao Endo, Tatsushi Toda
  • Organizer: 第２回日本筋学会学術集会
• [Presentation] αジストログリカン糖鎖のリビトールリン酸タンデム構造とその生合成機構 (2016)
  • Author(s): Kazuhiro Kobayashi, Motoi Kanagawa, Michiko Tajiri, Hiroshi Manya, Atsushi Kuga, Yoshiki Yamaguchi, Keiko Akasaka-Manya, Jun-ichi Furukawa, Mamoru Mizuno, Hiroko Kawakami, Yasuro Shinohara, Yoshinao Wada, Tamao Endo, Tatsushi Toda
  • Organizer: 第３９回日本分子生物学会年会
• [Remarks] 神戸大学大学院医学研究科分子脳科学分野ホームページ
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/clgene/