筋萎縮性側索硬化症の原因遺伝子改変モデルを用いた発症機序解明・治療薬の探索

• 研究課題/領域番号: 20K07887
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52020:神経内科学関連
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 丸山 博文 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (90304443)
• 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: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: オプチニューリン / 筋萎縮性側索硬化症 / モデル動物 / 遺伝子改変

研究開始時の研究の概要

筋萎縮性側索硬化症 (Amyotrophic lateral sclerosis: ALS)の原因遺伝子であるオプチニューリン（optineurin: OPTN)遺伝子改変マウス・ノックダウン細胞を用いて生化学的・形態学的変化を検討し、ALSの発症機序を解明する。OPTN遺伝子改変によって影響が想定される神経炎症・ユビキチン系およびオートファジー経路における治療候補薬を探索する。

研究成果の概要

オプチニューリンノックアウトマウスの解析では、前角細胞が減少し、細胞内空胞が増加し異常なオートファゴソームが形成され、TDP43陽性凝集体の出現を認めた。表現型には差はなかった。細胞系での評価ではオプチニューリンのノックダウンにより細胞分化が阻害され、筋分化調節因子のmRNA・タンパク発現が阻害され、筋分化の初期に関与していると考えられた。このように筋萎縮性側索硬化症の原因遺伝子であるオプチニューリンのモデル動物・細胞の解析により病態の一部が再現可能である。
ヒト筋肉での検討では、発症早期から筋内神経束にリン酸化TDP43が蓄積しており、早期診断のバイオマーカーとなりうることが判明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

オプチニューリンのモデルマウス・モデル細胞は筋萎縮性側索硬化症の病態の一部を再現しており、病態モデルとして使用できることが明らかとなった。筋萎縮性側索硬化症発症メカニズムにおけるオプチニューリンの意義を解明できたことにより、治療介入の手がかりを得ることができた。
中枢神経からの組織を生前に得ることは困難であるのに対し、筋生検での筋内神経束のリン酸化TDP43蓄積は検体採取による生前の評価が可能であり、かつ病気の早期から出現していることより、筋萎縮性側索硬化症のバイオマーカーとして早期診断の手がかりが得られた。また発症に至る病態を考える上で、運動神経終末からの逆行性進展機序を示唆する知見と言える。

研究成果

• [雑誌論文] 遺伝性ALSオーバービュー (2023)
  • 著者名/発表者名: 森野豊之、丸山博文
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 41 ページ: 330-333
• [雑誌論文] Efficacy and Safety of Ultrahigh-Dose Methylcobalamin in Early-Stage Amyotrophic Lateral Sclerosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Oki Ryosuke et al.
  • 雑誌名: JAMA Neurology 巻: 79 号: 6 ページ: 575-575
  • DOI: 10.1001/jamaneurol.2022.0901
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TDP-43 Accumulation Within Intramuscular Nerve Bundles of Patients With Amyotrophic Lateral Sclerosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Kurashige Takashi、Morino Hiroyuki、Murao Tomomi、Izumi Yuishin、Sugiura Tomohito、Kuraoka Kazuya、Kawakami Hideshi、Torii Tsuyoshi、Maruyama Hirofumi
  • 雑誌名: JAMA Neurology 巻: 79 号: 7 ページ: 693-693
  • DOI: 10.1001/jamaneurol.2022.1113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Detecting motor unit abnormalities in amyotrophic lateral sclerosis using high-density surface EMG (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Yuichi、Holobar Ales、Watanabe Kohei、Takahashi Tetsuya、Ueno Hiroki、Maeda Noriaki、Maruyama Hirofumi、Tanaka Shinobu、Hyngstrom Allison S.
  • 雑誌名: Clinical Neurophysiology 巻: 142 ページ: 262-272
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2022.06.016
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Knockdown of optineurin controls C2C12 myoblast differentiation via regulating myogenin and MyoD expressions (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Kenichi、Araki Mutsuko、Nagano Yoshito、Motoda Atsuko、Shishido Takeo、Kurashige Takashi、Takahashi Tetsuya、Morino Hiroyuki、Kawakami Hideshi、Matsumoto Masayasu、Maruyama Hirofumi
  • 雑誌名: Differentiation 巻: 123 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.diff.2021.11.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An autopsy report of a familial amyotrophic lateral sclerosis case carrying <scp> <i>VCP</i> Arg487His </scp> mutation with a unique <scp>TDP‐43</scp> proteinopathy (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsubara Tomoyasu、Izumi Yuishin、Oda Masaya、Takahashi Masatoshi、Maruyama Hirofumi、Miyamoto Ryosuke、Watanabe Chigusa、Tachiyama Yoshiro、Morino Hiroyuki、Kawakami Hideshi、Saito Yuko、Murayama Shigeo
  • 雑誌名: Neuropathology 巻: 41 号: 2 ページ: 118-126
  • DOI: 10.1111/neup.12710
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Case of Neuronal Intranuclear Inclusion Disease With Dynamic Perfusion Changes Lacking Typical Signs on Diffusion-Weighted Imaging (2021)
  • 著者名/発表者名: Kikumoto Mai、Nezu Tomohisa、Shiga Yuji、Motoda Atsuko、Toko Megumi、Kurashige Takashi、Ueno Hiroki、Takahashi Tetsuya、Morino Hiroyuki、Sone Jun、Iwasaki Yasushi、Sobue Gen、Maruyama Hirofumi
  • 雑誌名: Neurology Genetics 巻: 7 号: 4
  • DOI: 10.1212/nxg.0000000000000601
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An autopsied case of ADSSL1 myopathy (2021)
  • 著者名/発表者名: Motoda Atsuko、Takahashi Tetsuya、Watanabe Chigusa、Tachiyama Yoshiro、Ochi Kazuhide、Saito Yoshihiko、Iida Aritoshi、Nishino Ichizo、Maruyama Hirofumi
  • 雑誌名: Neuromuscular Disorders 巻: 31 号: 11 ページ: 1220-1225
  • DOI: 10.1016/j.nmd.2021.07.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optineurin defects cause TDP43-pathology with autophagic vacuolar formation (2021)
  • 著者名/発表者名: Kurashige Takashi、Kuramochi Masahito、Ohsawa Ryosuke、Yamashita Yui、Shioi Go、Morino Hiroyuki、Kamada Masaki、Ayaki Takashi、Ito Hidefumi、Sotomaru Yusuke、Maruyama Hirofumi、Kawakami Hideshi
  • 雑誌名: Neurobiology of Disease 巻: 148 ページ: 105215-105215
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2020.105215
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anti-HMGCR Antibody-Positive Myopathy Shows Bcl-2-Positive Inflammation and Lymphocytic Accumulations (2020)
  • 著者名/発表者名: Kurashige Takashi、Murao Tomomi、Mine Naoko、Sugiura Tomohito、Inazuka Yukiko、Kuraoka Kazuya、Takahashi Tetsuya、Maruyama Hirofumi、Torii Tsuyoshi
  • 雑誌名: Journal of Neuropathology & Experimental Neurology 巻: 79 号: 4 ページ: 448-457
  • DOI: 10.1093/jnen/nlaa006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nicotine-induced upregulation of miR-132-5p enhances cell survival in PC12 cells by targeting the anti-apoptotic protein Bcl-2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Shrestha Tejashwi、Takahashi Tetsuya、Li Chengyu、Matsumoto Masayasu、Maruyama Hirofumi
  • 雑誌名: Neurological Research 巻: 42 号: 5 ページ: 405-414
  • DOI: 10.1080/01616412.2020.1735817
  • 査読あり
• [学会発表] TDP43 accumulates in itramuscular nerve bundles of ALS patients. (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kurashige, Hiroyuki Morino, Tomomi Murao, Yuishin Izumi, Tomohito Sugiura, Kazuya Kuraoka, Hideshi Kawakami, Tsuyoshi Torii, Hirofumi Maruyama
  • 学会等名: 27th Ubterbatuibak Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] ALSの栄養状態と予後の関連-CONUT scoreを用いた検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 都甲めぐみ、中森正博、大下智彦、渡邉友彬、金谷雄平、内藤裕之、末田芳雅、北村健、野村栄一、鳥居剛、宮地隆史、山下拓史、渡邊千種、時信弘、丸山博文
  • 学会等名: 第63回日本神経学会学術大会
• [学会発表] Natural history of amyotrophic lateral sclerosis with a Leu126Ser mutation in the SOD1 gene. (2021)
  • 著者名/発表者名: T Matsubara, Y Izumi, T Komori, H Ito, M Oda, A Funai, K Hayashi, K Inoue, K Toyooka, M Kaido, H Fujimura, T Haraguchi, O Yokota, S Terada, Y Adachi, N Atsuta, G Sobue, M Aoki, H Morino, Hirofumi Maruyama, Y Saito, S Murayama
  • 学会等名: The PanAsian Consortium for Treatment and Research in ALS
  • 国際学会
• [学会発表] Optineurin degects cause TDP43-pathology with autophagic vacuolar formation (2021)
  • 著者名/発表者名: 倉重毅志、倉持真人、大澤亮介、山下結衣、塩井剛、森野豊之、鎌田正紀、綾木孝、伊東秀文、外丸祐介、丸山博文、川上秀史
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術集会
• [学会発表] 孤発性筋萎縮性側索硬化症でのCFAP410発現の免疫組織学的検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 倉重毅志、森野豊之、丸山博文、鳥居剛
  • 学会等名: 第61回日本神経病理学会総会学術研究会
• [学会発表] Histone deacetylase 10 knockout activates chaperone-mediated autophagy and accelerates the decomposition of its substrate. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshito Nagano, Hitomi Obayashi, Tetsuya Takahashi, Takhiro Seki, Shigeru Tanaka, Norio Sakai, Masayasu Matsumoto, Hirofumi Maruyama
  • 学会等名: 第61回日本神経学会学術大会
• [図書] 今日の治療指針 2021年版 筋萎縮性側索硬化症 (2021)
  • 著者名/発表者名: 丸山博文
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 医学書院
  • ISBN: 9784260042826
• [図書] 今日の診断指針第８版、筋萎縮 (2020)
  • 著者名/発表者名: 丸山博文
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 医学書院
  • ISBN: 9784260038096
• [備考] 筋萎縮性側索硬化症（ALS）診断の新規バイオマーカーの発見
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/research/news/71002
• [備考] Muscle biopsy could lead to earlier diag of ALS
  • URL: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/06/220621184506.htm