多系統蛋白質症－ALSにおける神経筋選択的な細胞変性メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 20K07897
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 割田 仁 東北大学, 大学病院, 助教 (30400245)
• 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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 多系統蛋白質症 / 筋萎縮性側索硬化症 / 骨格筋 / RNA結合蛋白 / hnRNP / 運動ニューロン / オミックス解析 / トランスクリプトーム

研究開始時の研究の概要

本研究では、HNRNPA1変異に伴う多系統蛋白質症（MSP）-筋萎縮性側索硬化症（ALS）で選択的変性に陥る細胞群（大脳皮質ニューロン，脊髄運動ニューロン，骨格筋細胞）と変性を免れやすい細胞群（外眼筋支配運動ニューロンや感覚ニューロン）を樹立済の自験MSP3および対照ヒトiPS細胞から分化誘導し、それらの比較研究から(1) 単純・共培養系＋ストレス負荷における細胞表現型と分子細胞病理，各細胞間の相違，(2) 各細胞群の全トランスクリプトーム比較解析で抽出される病態関連分子とその相違，(3) 各細胞群においてhnRNPA1と相互作用するRNA種を明らかにして、治療標的分子の発見をめざす。

研究成果の概要

多系統蛋白質症（MSP）と筋萎縮性側索硬化症（ALS）における細胞選択的な変性メカニズムを解明することを目的とし、自験MSP3原因遺伝子HNRNPA1のユニークな変異に注目し、患者由来人工多能性幹細胞（iPSC）を樹立した。MSP3特異的iPSC、およびゲノム編集で遺伝学的背景を揃えた対照細胞より運動ニューロン、骨格筋細胞へ分化誘導し比較解析を行った。骨格筋細胞への分化誘導効率、および長期培養法の改善の後、ストレス負荷試験を加え、細胞生物学的評価と分子細胞病理の比較解析を実施した。その結果、骨格筋細胞の病的表現型としてhnRNPA1の細胞質への局在変化を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果をふまえ、スペクトラムを形成しつつある多系統蛋白質症（MSP）－筋萎縮性側索硬化症（ALS）の原因遺伝子変異がもたらす細胞種選択的な変性メカニズムの解明と治療標的分子の発見につなげることで、治療法が未確立のこれら神経変性疾患のみならず、他の運動ニューロン疾患や骨格筋変性疾患の治療法開発にもつながる意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] MOG Antibody-Associated Disorders Following SARS- CoV-2 Vaccination: A Case Report and Literature Review. (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Ohyama A, Kubota T, Ikeda K, Kaneko K, Takai Y, Warita H, Takahashi T, Misu T, Aoki M.
  • 雑誌名: Front Neurol. 巻: 13 ページ: 845755-845755
  • DOI: 10.3389/fneur.2022.845755
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-term outcomes after surgery to prevent aspiration for patients with amyotrophic lateral sclerosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Soga T, Suzuki N, Kato K, Kawamoto-Hirano A, Kawauchi Y, Izumi R, Toyoshima M, Mitsuzawa S, Shijo T, Ikeda K, Warita H, Katori Y, Aoki M, Kato M.
  • 雑誌名: BMC Neurology 巻: 22 号: 1 ページ: 94-94
  • DOI: 10.1186/s12883-022-02619-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Malignant otitis externa presenting cerebral infarction from pseudoaneurysm: A case report and a review of the literature (2022)
  • 著者名/発表者名: Koshiba Y, Ikeda R, Suzuki J, Honkura Y, Funayama Y, Ikeda K, Warita H, Aoki M, Kawase T, Katori Y.
  • 雑誌名: Clinical Case Reports 巻: 10 号: 2
  • DOI: 10.1002/ccr3.5276
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel deletion in the C-terminal region of HSPB8 in a family with rimmed vacuolar myopathy (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue-Shibui Aya、Niihori Tetsuya、Kobayashi Michio、Suzuki Naoki、Izumi Rumiko、Warita Hitoshi、Hara Kenju、Shirota Matsuyuki、Funayama Ryo、Nakayama Keiko、Nishino Ichizo、Aoki Masashi、Aoki Yoko
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: NA 号: 10 ページ: 965-972
  • DOI: 10.1038/s10038-021-00916-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced PHOX2B stability causes axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Funayama R, Shirota M, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Osana S, Nakagawa T, Nishiyama A, Izumi R, Kaneda S, Ikeuchi Y, Nakayama K, Fujii T, Warita H, Okano H, Aoki M.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 16 号: 6 ページ: 1527-1541
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2021.04.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Randomized phase 2 study of perampanel for sporadic amyotrophic lateral sclerosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Aizawa H, Kato H, Oba K, Kawahara T, Okubo Y, Saito T, Naito M, Urushitani M, Tamaoka A, Nakamagoe K, Ishii K, Kanda T, Katsuno M, Atsuta N, Maeda Y, Nagai M, Nishiyama K, Ishiura H, Toda T, Kawata A, Abe K, Yabe I, Takahashi-Iwata I, Sasaki H, Warita H, Aoki M, Sobue G, Mizusawa H, Matsuyama Y, Haga T, Kwak S
  • 雑誌名: Journal of Neurology 巻: 269 号: 2 ページ: 885-896
  • DOI: 10.1007/s00415-021-10670-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RNP顆粒生成・分解からみた多系統蛋白質症 (2021)
  • 著者名/発表者名: 割田仁, 池田謙輔, 青木正志
  • 雑誌名: 脳神経内科 巻: 95 ページ: 112-120
• [雑誌論文] Generation of an ALS human iPSC line KEIOi001-A from peripheral blood of a Charcot disease-affected patient carrying TARDBP p.N345K heterozygous SNP mutation (2020)
  • 著者名/発表者名: Leventoux Nicolas、Morimoto Satoru、Hara Kenju、Nakamura Shiho、Ozawa Fumiko、Mitsuzawa Shio、Akiyama Tetsuya、Nishiyama Ayumi、Suzuki Naoki、Warita Hitoshi、Aoki Masashi、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Stem Cell Research 巻: 47 ページ: 101896-101896
  • DOI: 10.1016/j.scr.2020.101896
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Amyotrophic Lateral Sclerosis-Associated Mutant of C21ORF2 Is Stabilized by NEK1-Mediated Hyperphosphorylation and the Inability to Bind FBXO3 (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y, Nakagawa T, Akiyama T, Nakagawa M, Suzuki N, Warita H, Aoki M, Nakayama K.
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 号: 9 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101491
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Motor nerve organoid is useful tool to analyze axonal degeneration of ALS. (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki N, Kawada J, Akiyama T, Mitsuzawa S, Kato M, Warita H, Fujii T, Eggan K, Okano H, Aoki M.
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会（62st Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology）
• [学会発表] Axonal growth impairment in iPS-derived motor neurons with TARDBP mutations. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Funayama R, Mitsuhashi H, Nishiyama A, Ikeda K, Shijo T, Nakamura N, Ono Y, Ono R, Izumi R, Ohno A, Nakagawa T, Nakayama K, Warita H, Okano H, Aoki M.
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会（62st Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology）
• [学会発表] Reduced PHOX2B stability causes axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Nishiyama A, Izumi R, Kato M, Warita H, Okano H, Aoki M.
  • 学会等名: PACTALS 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Reduced PHOX2B stability causes axonal growth impairment in motor neurons with ALS-linked TARDBP mutations. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Nishiyama A, Izumi R, Kaneda S, Ikeuchi Y, Nakayama K, Fujii T, Warita H, Okano H, Aoki M.
  • 学会等名: ISSCR 2021 Tokyo
  • 国際学会
• [学会発表] Axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations were mediated by PHOX2B downregulation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Funayama R, Shirota M, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Nishiyama A, Izumi R, Kaneda S, Ikeuchi Y, Nakayama K, Fujii T, Kato M, Warita H, Okano H, Aoki M.
  • 学会等名: 32th International Symposium on ALS/MND
  • 国際学会
• [学会発表] ALSに対する肝細胞増殖因子（HGF）脊髄腔内反復投与の第II相試験 (2020)
  • 著者名/発表者名: 割田 仁
  • 学会等名: 第61回日本神経学会学術大会
  • 招待講演
• [図書] 脳神経疾患最新の治療2021-2023 (2020)
  • 著者名/発表者名: 割田 仁，青木正志（分担執筆，園生雅弘・北川一夫・青木正志 共同編集）
  • 総ページ数: 368
  • 出版者: 南江堂
  • ISBN: 4524227857
• [備考] 東北大学神経内科
  • URL: http://www.neurol.med.tohoku.ac.jp/index.html
• [備考] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/warita_2012
• [備考] ResearchGate
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Hitoshi-Warita
• [備考] ORCiD
  • URL: https://orcid.org/0000-0001-7934-3863