| Project/Area Number |
22K07364
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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 51030:Pathophysiologic neuroscience-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
及川 尚人 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 助教 (00583585)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | プレセニリン / γ-セクレターゼ / コレステロール / NPC1 / 神経細胞 / アルツハイマー病 / 脂質 / 神経変性 |
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| Outline of Research at the Start |
アルツハイマー病（AD）の発症と密接に関係する膜タンパク質分解酵素（γ-セクレターゼ）の機能障害が、神経変性の起因となる神経細胞内のコレステロール蓄積を引き起こすか否かについて、ゲノム編集技術によりγ-セクレターゼ活性を欠失（γ-セクレターゼの触媒活性部位であるプレセニリンの遺伝子ノックアウト）或いは低下（AD原因プレセニリン遺伝子変異導入）させたヒトiPS細胞より分化誘導した神経細胞を用いて検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においてはアルツハイマー病形成と密接な関係のあるプレセニリンの機能障害が神経細胞のコレステロール代謝に及ぼす影響について、ヒト神経細胞を対象に検討する。
細胞内後期エンドソーム及びリソソームからの他細胞小器官へのコレステロール輸送には、当該小器官に発現する糖タンパク質であるNPC1が関与する。我々はプレセニリン欠失により上記細胞内小器官にコレステロールが蓄積し、また、NPC1の発現が減少することをマウスモデルで見出した。一方で、プレセニリンを触媒活性部位とする膜タンパク質分解酵素であるγ-セクレターゼの機能障害とNPC1代謝との関係については不明であったため、ヒトiPS細胞由来神経細胞等の神経細胞モデルを対象に、γ-セクレターゼ阻害剤処理によるNPC1発現変化を検討した。その結果、種々γ-セクレターゼ阻害剤の処理によりNPC1の発現が低下することが明らかとなった。一方で、マウス維芽細胞などの非神経系細胞ではγ-セクレターゼ阻害剤処理によるNPC1発現低下は観察されなかった。これらの結果からγ-セクレターゼの機能障害は細胞種依存的に細胞内コレステロール代謝に影響を及ぼす可能性が示された。
他方で、プレセニリン欠損の細胞内コレステロール代謝への影響については、プレセニリンがタンパク質全般の糖鎖の代謝に関与することが明らかとなり、また、その糖鎖代謝変化がNPC1発現減少及び細胞内コレステロール蓄積の原因であることも突き止め、その成果を国際共同研究として国際学術誌にて報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
阻害剤を用いたγ-セクレターゼ機能障害の薬剤モデルの解析については一定の成果が得られつつはあるが、PSノックアウトや遺伝子変異モデルの解析については脂質観察方法の課題もあり、当初の想定に比べ遅れている。また、PS及びγ-セクレターゼ機能障害のタウ代謝への影響についても、その細胞内分布の変化等、詳細を捉えるまでには至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
これ迄の研究により、γ-セクレターゼ機能障害が神経細胞のコレステロール蓄積、及びNPC1発現低下を誘導する可能性が示されたこと、しかしながら一方で、神経細胞内コレステロール分布観察においては解像度等の技術的課題が大きな障害となることが判明したことを踏まえ、今後は神経芽細胞腫の神経様細胞株をも対象にしたγ-セクレターゼ機能障害の効果について集中的に解析を進める。とりわけ、NPC1の発現減少の機序と、NPC1発現減少がタウ発現にどのような影響を与えうるのかの観察を重点的に進める。
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