細胞種特異的スプライシング変化を介したALS発症機序の解明

• 研究課題/領域番号: 23K18265
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分52:内科学一般およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 長野 清一 大阪大学, 大学院 医学系研究科, 特任教授(常勤) (40362727)
• 研究期間 (年度): 2023-06-30 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2025年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2023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: 筋萎縮性側索硬化症 / スプライシング / シングルセル解析

研究開始時の研究の概要

筋萎縮性側索硬化症（ALS）患者の病変部位で局在変化と凝集沈着を生じるRNA結合蛋白質TDP-43は細胞核内で種々のpre-mRNAのスプライシングを制御しており、スプライシング異常が病態に重要と考えられる。一方ALSでは病変部位でのグリア細胞の活性化が知られ、これを介した神経細胞非自律的な発症機序が推定されている。そこで本研究では、我々が持つ患者組織でのbulk RNAスプライシング解析データとシングルセル解析による遺伝子発現プロフィールと統合的に解析して細胞種ごとのスプライシング変化を見出し、その神経生存性への影響やその是正によるTDP-43関連神経障害への抑制効果を検証する。

研究実績の概要

筋萎縮性側索硬化症（ALS）患者の病変部位で局在変化と凝集沈着を生じるRNA結合蛋白質TDP-43は細胞核内で種々のpre-mRNAのスプライシングを制御しており、スプライシング異常が病態に重要と考えられる。一方ALSでは病変部位でのグリア細胞の活性化が知られ、これを介した神経細胞非自律的な発症機序が推定されている。そこで本研究では、我々が持つ患者組織でのbulk RNAスプライシング解析データとシングルセル解析による遺伝子発現プロフィールと統合的に解析して細胞種ごとのスプライシング変化を見出し、その神経生存性への影響やその是正によるTDP-43関連神経障害への抑制効果を検証する。
本年度は、昨年度我々の上記解析データよりALS患者で細胞種特異的なスプライシング変化を生じている遺伝子として同定した遺伝子Aにつき、その神経細胞特異的スプライシングバリアントであるA-Nとグリア細胞特異的スプライシングバリアントであるA-Gの培養細胞での検討を行った。胎児マウス由来の初代神経細胞およびアストロサイトそれぞれでA-NとA-Gが発現していることを確認した。また上記解析データよりALS患者病変部位でみられるスプライシング変化として新たに16遺伝子を同定した。そのうち5遺伝子はTDP-43を発現低下させたSH-SY5Y細胞においても同様のスプライシング変化を示しており、これらのスプライシング変化はTDP-43の機能障害と関連して生じていることが示唆された。

現在までの達成度

3: やや遅れている

理由

遺伝子Aの神経細胞特異的スプライシングバリアントであるA-Nおよび新たに同定した5遺伝子のスプライシング変化の神経細胞障害への影響がまだ解析できていない。

今後の研究の推進方策

今後さらに上記遺伝子Aの細胞種特異的なスプライシング変化および新たに同定した5遺伝子のスプライシング変化が神経細胞障害を生じる機構の解析を進めていく。

研究成果

• [雑誌論文] TDP-43 transports ferritin heavy chain mRNA to regulate oxidative stress in neuronal axons. (2025)
  • 著者名/発表者名: Jinno J, Abdelhamid RF, Morita J, Saga R, Yamasaki Y, Kadowaki A, Ogawa K, Kimura Y, Ikenaka K, Beck G, Baba K, Nagai Y, Kasahara E, Sekiyama A, Hirayama T, Hozumi I, Hasegawa T, Araki T, Mochizuki H, Nagano S.
  • 雑誌名: Neurochem Int 巻: 184 ページ: 105934-105934
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2025.105934
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Alternative splicing alterations in patients with amyotrophic lateral sclerosis: Link to the disruption of TDP-43 functions. (2025)
  • 著者名/発表者名: Miwa T, Takeuchi E, Ogawa K, Abdelhamid RF, Morita J, Hiraki Y, Yasumizu Y, Nakamura Y, Ohkura N, Saito Y, Murayama S, Nagai Y, Mochizuki H, Nagano S.
  • 雑誌名: Neurol Clin Neurosci 巻: 13 号: 3 ページ: 187-194
  • DOI: 10.1111/ncn3.12880
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Accelerated senescence exacerbates α-synucleinopathy in senescence-accelerated prone 8 mice via persistent neuroinflammation. (2025)
  • 著者名/発表者名: Sakiyama H, Baba K, Kimura Y, Ogawa K, Nishiike U, Hayakawa H, Yoshida M, Aguirre C, Ikenaka K, Nagano S, Mochizuki H.
  • 雑誌名: Neurochem Int 巻: 182 ページ: 105906-105906
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2024.105906
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 死後脳・脊髄リソースによる筋萎縮性側索硬化症の病態解明． (2024)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 75 ページ: 494-495
• [雑誌論文] Dysregulation of stress granule dynamics by DCTN1 deficiency exacerbates TDP-43 pathology in Drosophila models of ALS/FTD. (2024)
  • 著者名/発表者名: Ueda T, Takeuchi T, Fujikake N, Suzuki M, Minakawa EN, Ueyama M, Fujino Y, Kimura N, Nagano S, Yokoseki A, Onodera O, Mochizuki H, Mizuno T, Wada K, Nagai Y.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol Commun 巻: 12 号: 1 ページ: 20-20
  • DOI: 10.1186/s40478-024-01729-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lysophagy protects against propagation of α-synuclein aggregation through ruptured lysosomal vesicles (2023)
  • 著者名/発表者名: Kakuda Keita、Ikenaka Kensuke、Kuma Akiko、Doi Junko、Aguirre Cesar、Wang Nan、Ajiki Takahiro、Choong Chi-Jing、Kimura Yasuyoshi、Badawy Shaymaa Mohamed Mohamed、Shima Takayuki、Nakamura Shuhei、Baba Kousuke、Nagano Seiichi、Nagai Yoshitaka、Yoshimori Tamotsu、Mochizuki Hideki
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 121 号: 1
  • DOI: 10.1073/pnas.2312306120
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RGMa collapses the neuronal actin barrier against disease-implicated protein and exacerbates ALS. (2023)
  • 著者名/発表者名: Shimizu M, Shiraishi N, Tada S, Sasaki T, Beck G, Nagano S, Kinoshita M, Sumi H, Sugimoto T, Ishida Y, Koda T, Ishikura T, Sugiyama Y, Kihara K, Kanakura M, Nakajima T, Takeda S, Takahashi MP, Yamashita T, Okuno T, Mochizuki H.
  • 雑誌名: Sci Adv 巻: 9 号: 47 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1126/sciadv.adg3193
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate interacts with alpha-synuclein and initiates its aggregation and formation of Parkinson’s disease-related fibril polymorphism (2023)
  • 著者名/発表者名: Choong Chi-Jing、Aguirre Cesar、Kakuda Keita、Beck Goichi、Nakanishi Hiroki、Kimura Yasuyoshi、Shimma Shuichi、Nabekura Kei、Hideshima Makoto、Doi Junko、Yamaguchi Keiichi、et al.
  • 雑誌名: Acta Neuropathologica 巻: 145 号: 5 ページ: 573-595
  • DOI: 10.1007/s00401-023-02555-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sustained therapeutic benefits by transient reduction of TDP-43 using ENA-modified antisense oligonucleotides in ALS/FTD mice. (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi T., Maeta K., Xin D., Oe Y., Takeda A., Inoue M., Nagano S., Fujihara T., Matsuda S., Ishigaki S., Sahashi K., Minakawa E.N., Mochizuki H., Neya M., Sobue G., *Nagai Y.
  • 雑誌名: Mol. Ther. Nucleic Acids 巻: 31 ページ: 353-366
  • DOI: 10.1016/j.omtn.2023.01.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Exploratory Trial of EPI-589 in Amyotrophic Lateral Sclerosis (EPIC-ALS): Protocol for a Multicenter, Open-Labeled, 24-Week, Single-Group Study. (2023)
  • 著者名/発表者名: Haji S, Fujita K, Oki R, Osaki Y, Miyamoto R, Morino H, Nagano S, Atsuta N, Kanazawa Y, Matsumoto Y, Arisawa A, Kawai H, Sato Y, Sakaguchi S, Yagi K, Hamatani T, Kagimura T, Yanagawa H, Mochizuki H, Doyu M, Sobue G, Harada M, Izumi Y.
  • 雑誌名: JMIR Res Protoc. 巻: 12 ページ: e42032-e42032
  • DOI: 10.2196/42032
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crosstalk between Oxidatibve Stress and Aging in Neurodegeneration Disorders. (2023)
  • 著者名/発表者名: Abdelhamid RF, Nagano S.
  • 雑誌名: Cells 巻: 12 号: 5 ページ: 753-753
  • DOI: 10.3390/cells12050753
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 筋萎縮性側索硬化症におけるmRNA神経軸索輸送を介した局所翻訳機構の役割． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 雑誌名: 細胞 巻: 55 ページ: 858-861
• [雑誌論文] 神経変性疾患に対する遺伝子治療の展望． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一，望月秀樹．
  • 雑誌名: 実験医学増刊「いま新薬で加速する神経変性疾患研究」 巻: 41 ページ: 2020-2026
• [雑誌論文] 神経変性疾患に対する遺伝子治療の現況． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一，望月秀樹．
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 285 ページ: 435-439
• [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症（ALS）におけるRNA代謝障害－創薬への応用－． (2024)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: ACT japanフォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] Role of regulatory T cells in the pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). (2024)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Yasumizu Y, Morimoto R, Nakayama M, Sumida T, Mikami N, Sakaguchi S, Mochizuki H.
  • 学会等名: 35th International Symposium on ALS/MND
  • 国際学会
• [学会発表] 神経難病の診断・治療・療養について． (2024)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 八尾市保健所研修会
  • 招待講演
• [学会発表] Role of regulatory T cells in the pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis (ALS)． (2024)
  • 著者名/発表者名: 長野清一、安水良明、森本玲生、中山実香、住田卓哉、三上統久、坂口志文、望月秀樹．
  • 学会等名: 第65回日本神経学会学術大会
• [学会発表] 神経難病の診断、治療、ケア． (2024)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 阪神北圏域リハビリテーション支援センター研修会
  • 招待講演
• [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症（ALS）の病態と治療． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 豊中市薬剤師会Web研修会
  • 招待講演
• [学会発表] A case of familial ALS with a novel mutation in the ANXA11 gene. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Ogawa K, Sakurai R, Ozono T, Ikenaka K, Mochizuki H.
  • 学会等名: 34th International Symposium on ALS/MND
  • 国際学会
• [学会発表] ALSの遺伝子治療に向けた新たな試み． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 第11回日本難病医療ネットワーク学会学術集会市民公開講座
  • 招待講演
• [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症における生命金属の役割． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 第96回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] A case of familial ALS with a novel mutation in the ANXA11 gene. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Ogawa K, Sakurai R, Ozono T, Ikenaka K, Mochizuki H.
  • 学会等名: Pan-Asian Consortium for Treatment and Research in ALS 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 蛋白質翻訳機能の促進による筋萎縮性側索硬化症の新規治療法の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 平木友理，長野清一，佐々木勉，福原充子，津中康央，内山進，望月秀樹．
  • 学会等名: 第29回日本遺伝子細胞治療学会学術集会
• [学会発表] スフェロイド神経培養におけるCa2+振動に対する塩誘導性キナーゼSIKの影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐々木勉，神吉秀明，河野友裕，池上剛史，西山久美子，久田素，松村成暢，長野清一，望月秀樹．
  • 学会等名: 第29回日本遺伝子細胞治療学会学術集会
• [学会発表] ALSの遺伝子治療に向けた新たな試み． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 第29回日本遺伝子細胞治療学会学術集会市民公開講座
  • 招待講演
• [学会発表] Role of axonal mRNA transport and translational regulation in neurodegenerative diseases. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagano S.
  • 学会等名: 第64回日本神経病理学会総会学術研究会、第66回日本神経化学会大会合同大会
  • 招待講演
• [学会発表] 神経変性疾患における酸化ストレスの役割． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 第76回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] パーキンソン病と腸脳相関に関する最新の話題ー慢性便秘症に対する対処法も含めてー． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 脳神経内科における便秘治療を考える会
  • 招待講演
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: https://sites.google.com/view/uosaka-med-neurother/home/