| Project/Area Number |
22K06650
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 47040:Pharmacology-related
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| Research Institution | Takasaki University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
中道 範隆 高崎健康福祉大学, 薬学部, 教授 (10401895)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 脳・神経 / アルツハイマー病 / アミロイドβ / エルゴチオネイン / mTOR / オートファジー / 脳神経疾患 / 神経科学 / 薬理学 / 抗酸化物質 |
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| Outline of Research at the Start |
アルツハイマー病（AD）は、最も一般的な神経変性疾患であり、認知障害を主症状とする。天然物由来のエルゴチオネイン（ERGO）は、強力な抗酸化作用を有しており、ADの発症に関与するアミロイドβ（Aβ）が誘発する神経細胞障害に対して保護効果を示す。一方、ERGOは抗酸化作用以外のメカニズムでも神経保護効果を発揮する可能性がある。本研究において、Aβ誘発神経細胞障害に対するERGOの保護メカニズムを解明することにより、AD治療に有用な薬理学的知見が得られると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、アミロイドβ（Aβ）誘発神経細胞障害に対する抗酸化物質エルゴチオネイン（ERGO）の保護メカニズムを解明し、アルツハイマー病（AD）治療に有用な薬理学的知見を得ることを目的として行っている。これまでに、コリン作動性神経に分化させたヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞においてERGOはAβによるリン酸化されたタウタンパク質（Tau）の発現量増大を抑制し、細胞毒性を軽減する可能性を示した。水溶性アミノ酸であるERGOはアミノ酸センサーであるmTORを活性化し、神経分化や神経成熟を促進する可能性が報告されている。そこで次に、Aβ誘発細胞毒性に対するERGOの保護効果にmTORシグナルが関与するのかについて検討を加えた。SH-SY5Y細胞へのmTOR阻害剤Rapamycinの曝露により、リン酸化mTOR発現量の減少が確認された。一方、Rapamycinの前処置はERGOによるAβ誘発細胞毒性保護効果にほとんど影響を及ぼさなかった。したがって、本実験系においてはAβ誘発細胞毒性に対するERGOの保護効果にmTORシグナルは関与しない可能性が示された。次に、ERGOによるAβ誘発細胞毒性保護効果にGSK3βやAKTシグナルの活性化が関与するのかについて検討を加えた。AβおよびERGOの曝露は、いずれもリン酸化GSK3βの発現を増大させた。また、Aβ曝露群と比較してERGO共処置群ではリン酸化GSK3βの発現はさらに増大した。対照群と比較してAβ曝露群ではリン酸化AKTの発現量は減少し、その発現量減少はERGOにより対照群と同程度に回復した。したがって、ERGOはリン酸化GSK3βやAKTの発現上昇を介してAβ誘発細胞毒性を抑制することが示唆される。今後はERGOによるAβ細胞毒性の保護効果にGSK3βやAKTの阻害剤がどのような影響を及ぼすのかについて検討を加える。
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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
本研究は、天然物由来の抗酸化物質ERGOによるAβ誘発神経細胞毒性の保護メカニズムへの神経栄養因子やmTORシグナル、オートファジーの関与を解明し、AD治療に有用な細胞内シグナルの組み合わせを明らかにすることを目的として行っている。mTOR阻害剤Rapamycinの前処置はERGOによるAβ誘発細胞毒性保護効果に影響を及ぼさなかったことから、本実験系においてはAβ誘発細胞毒性に対するERGOの保護効果にmTORシグナルは関与しない可能性が示された。mTORシグナルはオートファジーを負に制御することから、ERGOの保護効果にオートファジーも関与しない可能性が高い。一方で、ERGOはリン酸化GSK3βやAKTの発現上昇を介してAβ誘発細胞毒性を抑制することが示唆された。そこで次年度はGSK3βやAKT以外にAMPK, ERK, CREB, JNK等についても検討し、ERGOによるAβ誘発神経細胞毒性の保護メカニズムを明らかにする。また、ERGOの神経保護効果における神経栄養因子の関与についても検討を加える。当初想定していた細胞内シグナルとは異なるもののAD治療に有用な細胞内シグナルの組み合わせを明らかにする目的は達成できるため、本研究計画の現在までの達成度は「おおむね順調に進展している。」と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
【ERGOの神経保護効果に関与する細胞内シグナル経路の解明】Aβの神経細胞毒性を検出するin vitro実験系として、Aβ神経毒性の評価に汎用されるヒト神経芽腫細胞SH-SY5Yおよびマウス海馬由来初代培養神経細胞を使用し、細胞毒性はCCK-8, LDH assayにより評価する。SH-SY5Y細胞および海馬神経細胞にAβおよびERGOを曝露し、リン酸化AMPK, ERK, CREB, JNK等の発現量をwestern blottingにより検討する。また、ERGOのAβ誘発神経毒性保護効果が、各シグナル経路の阻害剤によってどのような影響を受けるのかについて検討し、ERGOの神経保護効果に関与する細胞内シグナル経路を明らかにする。
【ERGOの神経保護効果における神経栄養因子の関与】SH-SY5Y細胞および海馬神経細胞にAβおよびERGOを曝露し、神経栄養因子の発現量を定量PCRで検討し、変化のあったものはELISAで確認する。また、ERGOによるAβ誘発神経毒性保護効果が、Trk受容体（神経栄養因子の受容体）の阻害剤やsiRNAによる神経栄養因子のノックダウン、あるいは神経栄養因子やTrk受容体活性化剤によってどのような影響を受けるのかについて検討し、ERGOの神経保護効果に神経栄養因子シグナルがどのように関与するのかを明らかにする。
【AD治療に有用な細胞内シグナルの組み合わせの検討】Aβによる神経細胞毒性に対して、AD治療薬、ERGO単独およびAD治療薬+ERGOによる改善効果を検討する。また、AD治療薬やERGOによる神経毒性改善効果に対して、神経栄養因子、Trk受容体活性化/阻害剤、GSK3βやAKT等各種キナーゼの活性化/阻害剤がどのような影響を及ぼすのかについて検討し、AD治療に有効な細胞内シグナルの組み合わせを明らかにする。
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