軸索に着目した筋萎縮性側索硬化症の運動ニューロン選択的変性に関わる新規因子の探索

• 研究課題/領域番号: 20K16593
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 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: 光澤 志緒 東北大学, 医学系研究科, 医員 (60869618)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: 筋萎縮性側索硬化症 / TARDBP / TDP-43 / iPS細胞 / 運動ニューロン選択的変性 / PHOX2B / 人工多能性幹細胞（iPS細胞） / 運動ニューロン脆弱性 / TAR-DNA binding protein / 人工多能性幹細胞 / 運動ニューロン / 軸索

研究開始時の研究の概要

本研究では、なぜ筋萎縮性側索硬化症(ALS)では運動ニューロンが選択的に変性するのかを、その解剖学的な特徴である長大な軸索に着目して解析する。申請者はALS患者の人工多能性幹細胞（iPS細胞）を樹立し、分化誘導した変異運動ニューロンの突起伸長が抑制されることを確認した。さらに、RNAシークエンスより変異運動ニューロン軸索で発現が低下している新規病態関連因子を見出した。今回は、その因子がゼブラフィッシュなどの動物モデルにおいても神経突起や運動機能に影響するかを確認し、さらにマイクロアレイによる下流経路の解析により、どのように神経突起伸長抑制や運動ニューロン変性を来すかを解析する。

研究成果の概要

筋萎縮性側索硬化症（ALS）の運動ニューロン選択的変性の原因解明を目標としTARDBP変異ALS患者の人工多能性幹細胞 （iPS細胞）由来運動ニューロン（iMN）を用いて、軸索分画のRNAシークエンス （RNA-Seq）を行い、変異軸索で発現が減少し、神経突起伸長に関与するPHOX2Bを見出した。
さらに、PHOX2Bが豊富かつALSで保たれやすい自律神経と、運動ニューロンのRNA発現比較を行い、PHOX2Bの下流標的遺伝子候補を絞り込んだ。

研究成果の学術的意義や社会的意義

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は成人発症難治性進行性の致死的な神経変性疾患である。病態は未解明で根本的治療法はない。
PHOX2BはALSで発症後長期まで保たれる自律神経等に多く含まれるが、これまでALSとの関連が指摘されていなかった。PHOX2Bの下流に位置する治療標的を見出すことは、ALS病態解明と新規治療法開発につながると考える。さらにPHOX2B mRNAはTARDBP mRNAやそのタンパクTDP-43との相互作用や結合が確認され、PHOX2B下流の治療標的研究は、患者病理でみられるような細胞内TDP-43異常凝集をきたす神経筋疾患群の病態研究にも貢献する可能性がある。

研究成果

• [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
• [学会発表] iPS細胞由来運動ニューロン軸索を用いた筋萎縮性側索硬化症の病態研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 光澤志緒、鈴木直輝、青木正志
  • 学会等名: 第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] TARDBP変異 iPS細胞を用いた軸索に焦点をあてた筋萎縮性側索硬化症の運動ニューロン脆弱性の病態研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 光澤 志緒、鈴木 直輝、割田 仁、岡野 栄之、青木 正志
  • 学会等名: 第46回日本神経科学大会
• [学会発表] Axonal growth impairment in iPS-derived motor neurons with TARDBP mutations. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shio Mitsuzawa, Suzuki, Akiyama, Ishikawa, Sone, Kawada, Funayama, Mitsuhashi, Nishiyama, Ikeda, Shijo, Nakamura, H. Ono, R. Ono, Izumi, Ohno, Nakagawa, Nakayama, Warita, Okano, Aok.
  • 学会等名: 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: Shio Mitsuzawa, Naoki Suzuki, Tetsuya Akiyama, Mitsuru Ishikawa, Takefumi Sone, Jiro Kawada, Hiroaki Mitsuhashi, Satoru Morimoto, Kensuke Ikeda, Tomomi Shijo, Akiyuki Ohno, Naoko Nakamura, Hiroya Ono, Risako Ono, Ayumi Nishiyama, Rumiko Izumi, Masaaki Kato, Hitoshi Warita, Hideyuki Okano, Masashi Aoki
  • 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: Shio Mitsuzawa, Suzuki, Akiyama, Ishikawa, Sone, Kawada, Funayama, Mitsuhashi, Morimoto, Ikeda, Shijo, Ohno, Nakamura, H. Ono, R. Ono, Nishiyama, Izumi, Kaneda, Ikeuchi, Nakayama, Fujii, Warita, Okano, Aoki.
  • 学会等名: ISSCR Tokyo 2021
  • 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: Shio Mitsuzawa, Suzuki, Akiyama, Ishikawa, Sone, Kawada, Funayama, Shirota, Mitsuhashi, Morimoto, Ikeda, Shijo, Ohno, Nakamura, H. Ono, R. Ono, Osana, Nakagawa, Nishiyama, Izumi, Kaneda, Ikeuchi, Nakayama, Fujii, Kato, Warita, Okano, Aoki.
  • 学会等名: 32th international symposium on ALS/MND
  • 国際学会
• [学会発表] Axonal pathology in amyotrophic lateral sclerosis with TARDBP mutations. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shio Mitsuzawa, Naoki Suzuki, Tetsuya Akiyama, Mitsuru Ishikawa, Takefumi Sone, Jiro Kawada, Ryo Funayama, Hiroaki Mitsuhashi, Ayumi Nishiyama, Kensuke Ikeda, Tomomi Shijo, Naoko Nakamura, Hiroya Ono, Risako Ono, Rumiko Izumi, Tadashi Nakagawa, Keiko Nakayama, Hitoshi Warita, Hideyuki Okano, and Masashi Aoki
  • 学会等名: 第61回日本神経学会学術大会（61st Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology）
• [備考] 東北大学プレスリリース：筋萎縮性側索硬化症（ALS）の新しい病態関連候補因子を発見
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2021/05/press20210528-01-als.html
• [備考] 筋萎縮性側索硬化症（ALS）の新しい病態関連候補因子を発見
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2021/05/press20210528-01-als.html