異常タンパク内在化を標的とした新規シヌクレイノパチー疾患修飾療法の確立

• 研究領域: 脳タンパク質老化と認知症制御
• 研究課題/領域番号: 17H05683
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 長谷川 隆文 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (70361079)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: パーキンソン病 / αシヌクレイン / プリオン仮説 / エンドサイトーシス / DAT / フロチリン / ハイスループット解析 / BLOTCHIP-質量分析法 / シヌクレイノパチー / 異常タンパク伝播 / 進行抑制治療 / PETイメージング / 小胞輸送 / エンドソーム / ドパミントランスポーター / flotillin-1 / 異常タンパク凝集 / 疾患修飾療法 / サロゲートマーカー

研究実績の概要

H30年度はパーキンソン病（PD）におけるαシヌクレイン（αSYN）プリオン様伝播現象に関連して、αSYN細胞内取り込み機序の解明に焦点をおき研究を進めた。まず、脳幹カテコラミン神経細胞に高発現し、PD患者脳で発現が亢進（正常対照の6.25倍）しているラフト関連分子フロチリン-1に着目し細胞生物学的な解析を進めた。その結果、細胞外モノマー・線維化αSYNが、ドパミン神経細胞表面に発現するドパミントランスポータ－（DAT）とフロチリン-1の会合を強化し、細胞表層でのDATのpre-endocytic clustering・endocytic uptakeをを誘導することで、DATトランスポーター活性を低下させることを発見した。さらに、DATのエンドサイトーシスに便乗して細胞外αSYNが細胞内へ侵入し、Rab7陽性後期エンドソームに蓄積すること、またPD患者脳内のレビー小体にDAT、フロチリン-1、Rab7が局在することを確認した（論文投稿中）。
上記課題と併行して、神経・グリア細胞表面に発現するαSYN受容体の網羅的探索も実施した。マウス全脳を出発材料として、膜蛋白質ライブラリー（membrane Protein Library, MPL）を作製し、高速ペプチドーム解析法であるBLOTCHIP-質量分析法（Protosera, Inc）を用いたハイスループット網羅的解析を行った。一次スクリーニングでヒットした106分子から、形質膜に発現しかつ細胞外domainを有し、線維化αSYN受容体となり得る候補分子5つを同定した（特許出願準備中）。これらは過去にαSYN受容体として報告された分子（LAG-3、TLR2/4、Na+/K+-ATPase）とは異なる新規の分子であった。現在、培養細胞を用い線維化αSYNと受容体分子の特異結合ならびにαSYN細胞内取り込みへの影響を確認中である。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of British Columbia(Canada)
• [国際共同研究] Lund University(Sweden)
• [雑誌論文] Brain tyrosinase overexpression implicates age-dependent neuromelanin production in Parkinson’s disease pathogenesis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Carballo-Carbajal I, Laguna A, Romero-Gimenez J, Cuadros T, Bove J, Martinez-Vicente M, Parent A, Gonzalez-Sepulveda M, Penuelas N, Torra A, Rodrguez-Galvan B, Ballabio A, Hasegawa T, Bortolozzi A, Gelpi E and Vila M.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 10 号: 1 ページ: 973-973
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08858-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Longitudinal changes in 18F-THK5351 PET in corticobasal syndrome (2019)
  • 著者名/発表者名: Ezura M, Kikuchi A, Ishiki A, Okamura N, Hasegawa T, Harada R, Watanuki S, Funaki Y, Hiraoka K, Baba T, Sugeno N, Oshima R, Yoshida S, Kobayashi J, Kobayashi M, Tano O, Nakashima I, Mugikura S, Iwata R, Taki Y, Furukawa K, Arai H, Furumoto S, Tashiro M, Yanai K, Kudo Y, Takeda A, Aoki M
  • 雑誌名: Eur J Neurol 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] PEG-J tube breakage in a patient with Parkinson's disease receiving levodopa-carbidopa intestinal gel therapy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Soga T, Sugeno N, Baba T, Jin X, Koike T, Hasegawa T, Aoki M.
  • 雑誌名: Neurol Clin Neurosci 巻: 6 号: 6 ページ: 197-198
  • DOI: 10.1111/ncn3.12220
  • 査読あり
• [雑誌論文] αシヌクレイン細胞間伝播を標的としたシヌクレイノパチー疾患修飾療法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川隆文
  • 雑誌名: Brain and Nerve 巻: 70 ページ: 551-556
  • NAID: 40021572953
• [雑誌論文] Zeroing in on membrane trafficking in pathogenesis of PD (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川隆文
  • 雑誌名: Bio Clinica 巻: 7 ページ: 115-117
• [雑誌論文] Cutting Edge－メンブレントラフィックに着目したパーキンソン病の病態解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川隆文
  • 雑誌名: Medical Science Digest 巻: 44 ページ: 5-7
• [雑誌論文] DnaJ/Hsp40 family and Parkinson’s disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Yoshida S, Sugeno N, Kobayashi J, Aoki M.
  • 雑誌名: Front Neurosci 巻: 11 ページ: 743-743
  • DOI: 10.3389/fnins.2017.00743
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Parkinson’s disease-linked DNAJC13 mutation aggravates α-synuclein-induced neurotoxicity through perturbation of endosomal trafficking. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida S, Hasegawa T, Suzuki M, Sugeno N, Kobayashi J, Ueyama M, Fukuda M, Ido-Fujibayashi A, Sekiguchi K, Ezura M, Kikuchi A, Baba T, Takeda A, Mochizuki H, Nagai Y and Aoki M.
  • 雑誌名: Hum Mol Genet. 巻: 27 号: 5 ページ: 823-836
  • DOI: 10.1093/hmg/ddy003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Membrane Trafficking Illuminates a Path to Parkinson’s Disease (2017)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Sugeno N, Kikuchi A, Baba T, Aoki M.
  • 雑誌名: The Tohoku Journal of Experimental Medicine 巻: 242 号: 1 ページ: 63-76
  • DOI: 10.1620/tjem.242.63
  • NAID: 130005679072
  • ISSN: 0040-8727, 1349-3329
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Aβ accumulation causes MVB enlargement and is modelled by dominant negative VPS4A. (2017)
  • 著者名/発表者名: Willen K, Edgar JR, Hasegawa T, Tanaka N, Futter CE, Gouras GK.
  • 雑誌名: Mol Neurodeg 巻: 12 号: 1 ページ: 61-61
  • DOI: 10.1186/s13024-017-0203-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Extracellular α-synuclein internalizes into cells by modulating flotillin-1-assisted endocytosis of DAT. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Kobayashi J, Sugeno N, Yoshida S, Ezura M, Kikuchi A, Takeda A, Aoki M
  • 学会等名: Neuroscience 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Extracellular α-synuclein enters dopaminergic neurons by modulating flotillin-1-assisted dopamine transporter endocytosis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Kobayashi J, Sugeno N, Yoshida S, Ezura M, Kikuchi A, Takeda A, Aoki M.
  • 学会等名: Japan-UK Neuroscience Symposium 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Extracellular α-synuclein internalizes into dopaminergic neurons by hijacking flotillin-1-assisted dopamine transporter endocytosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Kobayashi J, Sugeno N, Yoshida S, Ezura M, Kikuchi A, Takeda A, Aoki M.
  • 学会等名: AD/PD 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Prion-like phenomenon：from myth to reality：Endosomal pathway: a molecular basis for prion-like phenomenon in synucleinopathy. (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川隆文
  • 学会等名: 第59回日本神経学会学術大会
• [学会発表] ランチョンセミナー：パーキンソン病の最新知見－蛋白伝播メカニズムから考えるレビー小体病の多様性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川隆文
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] 神経化学からみた神経疾患 -ベンチとベットサイドの間：パーキンソン病の共通病態としてのエンドソーム輸送障害 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川隆文
  • 学会等名: 第61回日本神経化学会大会・第40回日本生物学的精神医学会 合同大会
• [学会発表] 難病病態解明と新治療法：異常タンパク伝播－分子病態から考えるパーキンソン病の新規治療戦略 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川隆文
  • 学会等名: 第6回日本難病医療ネットワーク学会
• [学会発表] Mutant DNAJC13 modulates accumulation and toxicity of α-synuclein through altered endosomal trafficking in cell and fly models of Parkinson’s disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Yoshida S, Suzuki M, Sugeno N, Kobayashi J, Ezura M, Kikuchi A, Baba T, Takeda A, Mochizuki H, Nagai Y, Aoki M.
  • 学会等名: The 21th International Congress of Parkinson's Disease and Movement Disorders, 2017, Vancouver, Canada
  • 国際学会
• [学会発表] Membrane Trafficking Illuminates a Path to Parkinson’s Disease (2017)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T.
  • 学会等名: JNS2017Satellite Symposium-Protein Misfolding Disease, Sendai, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Parkinson's disease-linked DNAJC13 mutation aggravates α-synuclein-induced neurotoxicity through alteration of endosomal trafficking. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Yoshida S, Suzuki M, Sugeno N, Kobayashi J, Ezura M, Kikuchi A, Baba T, Takeda A, Mochizuki H, Nagai Y, Aoki M.
  • 学会等名: XXIII World Congress of Neurology, Kyoto, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Parkinson’s disease-linked DNAJC13 mutation aggravates α-synuclein-induced neurotoxicity through alteration of endosomal trafficking. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T, Yoshida S, Suzuki M, Sugeno N, Kobayashi J, Ezura M, Kikuchi A, Baba T, Takeda A, Mochizuki H, Nagai Y, Aoki M.
  • 学会等名: Neuroscience 2017, Washington DC, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Deciphering the molecular mechanism behind the prion-like spread of α-synuclein. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T.
  • 学会等名: The 11th International Conference on Complex Medical Engineering, Shenzhen, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 脳内の交通渋滞がパーキンソン病を誘発する ～悪玉タンパク蓄積・神経細胞死に至るメカニズムが明らかに
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2018/01/press20180117-01.html
• [備考] 脳内の交通渋滞がパーキンソン病を誘発する
  • URL: http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20180117_1
• [産業財産権] 特許願 (2019)
  • 発明者名: 東北大学、プロトセラ（株）
  • 権利者名: 東北大学、プロトセラ（株）
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
  • 外国