脳トランスクリプトームを起点としたAPOE4による認知症発症促進メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 20H03578
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52010:内科学一般関連
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 山崎 雄 広島大学, 医系科学研究科(医), 講師 (70866243)
• 研究分担者: 高橋 哲也 広島国際大学, 総合リハビリテーション学部, 教授 (00435942)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: アルツハイマー病 / APOE / 認知症 / アミロイドβ

研究開始時の研究の概要

アルツハイマー病のリスク遺伝子・アポリポ蛋白E4多型（APOE4）は、脳アミロイドβ (Aβ) の蓄積を促進することで同病の発症に寄与するが、その分子基盤の理解は十分でない。申請者らは脳トランスクリプトーム解析を起点に、APOE4脳特異的に生じる遺伝子（ここでは遺伝子Xと記載）の発現上昇を同定した。本研究では「APOE4は遺伝子X発現を介し脳Aβ蓄積を促進させる」という仮説を、ヒトへの展開性を重視した視点で検証する。具体的には、モデル動物の解析と、世界最大規模のブレインバンクと協力し、多数の剖検脳の生化学的解析により、その仮説検証を行う。

研究成果の概要

APOE4とエフェクター分子：AACTの関わりを明らかにするため、①Cre-loxpシステムによる条件付き遺伝子ノックアウト実験系の構築、②新規ヒト化APOEマウスの作成および個体化、③ヒト臨床検体中のAPOE量を定量できる高感度ELISAの開発、④神経変性関連蛋白を検出できる複数のポリクローナル抗体の取得、に成功した。当初予期していないことが本研究計画中に生じたが、そういった事象が起きたことにより、結果としてヒト化APOEマウスの創生や剖検脳中の新規タンパクXを認識する抗体の発見につながった。これらのツールを活用し、アルツハイマー病などの神経疾患の分子病態解明研究を引き続き展開する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

アルツハイマー病発症の最も強い遺伝的危険因子はアポリポ蛋白E（APOE）遺伝子であり、APOE4対立遺伝子は劇的に認知症発症リスクを高める一方、APOE2対立遺伝子は保護的に働く。本研究計画により得られた、ヒト化APOEマウスや剖検脳中の新規タンパクXを特異的に認識する抗体は、現在進行中の臨床試験や将来の臨床試験に不可欠な実験病理学的ツールとなり、APOEを標的とする治療法開発に関する新知見を提供する可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] Amyloid Beta Is Internalized via Macropinocytosis, an HSPG- and Lipid Raft-Dependent and Rac1-Mediated Process (2022)
  • 著者名/発表者名: Keyoumu Nazere, Tetsuya Takahashi, Naoyuki Hara, Kazuki Muguruma, Masahiro Nakamori, Yu Yamazaki, Hiroyuki, Morino Hirofumi, Maruyama
  • 雑誌名: Frontiers in Molecular Neuroscience 巻: - ページ: 804702-804702
  • DOI: 10.3389/fnmol.2022.804702
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Association of DNA methylation from the temporal cortex and cerebellum with AD-related neuropathology and biochemistry (2022)
  • 著者名/発表者名: Stephanie R Oatman, Mariet Allen, Zachary Quicksall, Joseph S Reddy, Minerva M Carrasquillo, Xue Wang, Chia-Chen Liu, Yu Yamazaki, Thuy Nguyen, Michael G Heckman, Yuka A Martens, Na Zhao, Michael DeTure, Melissa E Murray, Takahisa Kanekiyo, Dennis W Dickson, Guojun Bu, Nilufer Ertekin-Taner
  • 学会等名: Alzheimer's Association International Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Transcriptome profiling in AD cases to identify distinct associations with AD-related neuropathology and protein levels in the brain (2022)
  • 著者名/発表者名: Mariet Allen, Zachary Quicksall, Xue Wang, Joseph S Reddy, Jeremiah Bergman, Stephanie R Oatman, Thuy Nguyen, Kimberly G Malphrus, Sarah J Lincoln, Yu Yamazaki, Yuka A Martens, Na Zhao, Michael DeTure, Melissa E Murray, Chia-Chen Liu, Takahisa Kanekiyo, Dennis W Dickson, Guojun Bu, Nilufer Ertekin-Taner
  • 学会等名: Alzheimer's Association International Conference
  • 国際学会