神経変性における細胞内ＴＤＰ－４３凝集体の意義の解明

• 研究領域: 脳内環境：恒常性維持機構とその破綻
• 研究課題/領域番号: 24111556
• 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: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 野中 隆 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 副参事研究員 (30356258)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2013年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2012年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: TDP-43 / 前頭側頭葉変性症 / 筋萎縮性側索硬化症

研究概要

TDP-43は筋萎縮性側索硬化症（ALS） および 前頭側頭葉変性症（FTLD-U）などの神経変性疾患において出現するユビキチン陽性細胞内凝集体の主要構成成分として同定された。これら疾患では、TDP-43の蓄積と同時に著しい神経脱落がみられ、その病変の拡大と臨床症状の進行は非常によく一致する。つまり、TDP-43の異常が神経変性に関与していることが予想されるが、その詳細については明らかになっていない。そこで、今年度は、全長TDP-43あるいはTDP-43の部分欠損変異体を導入することにより培養細胞株内においてTDP-43凝集体を形成する細胞モデルを用いて、TDP-43による神経細胞毒性メカニズムについて検討した。
ヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞に、全長TDP-43あるいは患者脳においてその蓄積が確認されるTDP-43のC末断片発現コンストラクトを導入し、神経細胞毒性への影響を検討した。その結果、全長TDP-43発現細胞では、凝集体の形成は見られないものの、カスパーゼの活性化とG2/M期での増殖停止を伴う細胞死が観察された。一方で、TDP-43のC末断片を導入した細胞では、細胞質における凝集体の形成が見られ、凝集体を形成している細胞では増殖が著しく抑制されていることがわかった。また、RNA polymerase IIやいくつかの基本転写因子がTDP-43凝集体内に巻き込まれており、その転写活性も阻害されていた。さらに、実際にFTLD患者脳でもTDP-43陽性dystrophic neuritesにおけるRNAポリメラーゼIIの共局在が観察された。これらのことより、過剰な全長TDP-43の発現あるいはC末端断片による凝集体の形成は，細胞の増殖阻害や転写制御の異常を引き起こすことが明らかとなり、これらの異なるメカニズムによる細胞毒性がTDP-43 proteinopathyの発症あるいは病態進行に関与している可能性が示唆された。これらの結果は，Human Molecular Geneticsに掲載が決定した（in press）。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Differential diagnosis of amyotrophic lateral sclerosis from Guillain-Barré syndrome by quantitative determination of TDP-43 in cerebrospinal fluid. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa M, Arai T, Yamashita M, Tsuji H, Nonaka T, Masuda-Suzukake M, Tamaoka A, Hasegawa M, Akiyama H.
  • 雑誌名: Int. J. Neurosci. 巻: 124 号: 5 ページ: 344-349
  • DOI: 10.3109/00207454.2013.848440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extensive deamidation at asparagine residue 279 accounts for weak immunoreactivity of tau with RD4 antibody in Alzheimer’s disease brain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Dan A, Takahashi M, Masuda-Suzukake M, Kametani F, Nonaka T, Kondo H, Akiyama H, Arai T, Mann DMA, Saito Y, Hatsuta H, Murayama S, Hasegawa M.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol. Commun. 巻: 1 号: 1 ページ: 54-54
  • DOI: 10.1186/2051-5960-1-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reducing TDP-43 aggregation does not prevent its cytotoxicity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Liu R, Yang G, Nonaka T, Arai T, Jia W, Cynader MS.
  • 雑誌名: Acta. Neuropathol. Commun. 巻: 1 号: 1
  • DOI: 10.1186/2051-5960-1-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prion-like Properties of Pathological TDP-43 Aggregates from Diseased Brains. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nonaka T, Masuda-Suzukake M, Arai T, Hasegawa Y, Akatsu H, Obi T, Yoshida M, Murayama S, Mann DM, Akiyama H, Hasegawa M.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 4 号: 1 ページ: 124-34
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2013.06.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinase Inhibitor Screening Identifies Cyclin-Dependent Kinases and Glycogen Synthase Kinase 3 as Potential Modulators of TDP-43 Cytosolic Accumulation during Cell Stress. (2013)
  • 著者名/発表者名: Moujalled D, James JL, Parker SJ, Lidgerwood GE, Duncan C, Meyerowitz J, Nonaka T, Hasegawa M, Kanninen KM, Grubman A, Liddell JR, Crouch PJ, White AR.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prion-like spreading of pathological alpha-synuclein in brain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Masuda-Suzukake M, Nonaka T, Hosokawa M., Oikawa T, Arai T, Akiyama H, Mann D, Hasegawa M
  • 雑誌名: Brain 巻: 136 号: 4 ページ: 1128-38
  • DOI: 10.1093/brain/awt037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prion-like spreading of pathological alpha-synuclein in brain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Masami Masuda-Suzukake
  • 雑誌名: Brain 巻: 136 ページ: 1128-1138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyses of the MAPT, PGRN, and C9orf72 mutations in Japanese patients with FTLD, PSP, and CBS. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogaki K
  • 雑誌名: Parkinsonism Relat Disord. 巻: 19 ページ: 15-20
• [雑誌論文] Drug Screening for ALS Using Patient-Specific Induced Pluripotent Stem Cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Egawa N
  • 雑誌名: Sci. Transl. Med. 巻: 4 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of TDP-43 Accumulation by Bis(thiosemicarbazonato)-Copper Complexes. (2012)
  • 著者名/発表者名: Parker SJ
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular analysis and biochemical classification of TDP-43 proteinopathy. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsuji H
  • 雑誌名: Brain 巻: 135 ページ: 3380-3391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methylene Blue Reduced Abnormal Tau Accumulation in P301L Tau Transgenic Mice. (2012)
  • 著者名/発表者名: Masato Hosokawa
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7
  • 査読あり
• [学会発表] PRION-LIKE PROPERTIES OF PATHOLOGICAL TDP-43 AGGREGATES IN DISEASED BRAINS. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nonaka T
  • 学会等名: The 11th International Conference on Alzheimer's Parkinson's Diseases
  • 発表場所: Florence, Italy
  • 年月日: 2013-03-07
• [学会発表] 患者脳に蓄積したTDP-43のプリオン様性質 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野中隆
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] シード依存的な細胞内TDP-43蓄積による細胞死の誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野中隆
  • 学会等名: 第31回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2012-10-27
• [学会発表] Intracellular seeding model reproduces characteristic features of affected neurons in TDP-43 proteinopathy. (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nonaka
  • 学会等名: The 8th International Conference on Fronttemporal Dementias
  • 発表場所: Manchester, UK
  • 年月日: 2012-09-06
• [学会発表] TDP-43のシード依存的細胞内凝集体形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野中隆
  • 学会等名: 第53回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-05-24
  • 招待講演
• [学会発表] Insoluble TDP-43 prepared from diseased brains has prion-like properties.
  • 著者名/発表者名: Nonaka T et al
  • 学会等名: Alzheimer's Association International Conference (AAIC2013)
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] 患者脳に蓄積したTDP-43のプリオン様性質
  • 著者名/発表者名: 野中 隆ら
  • 学会等名: 第32回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: 松本
  • 招待講演
• [学会発表] 患者脳に蓄積したTDP-43のプリオン様性質
  • 著者名/発表者名: 野中 隆ら
  • 学会等名: 第54回日本神経病理学会総会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 患者脳に蓄積したTDP-43のプリオン様性質
  • 著者名/発表者名: 野中 隆ら
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [備考] 東京都医学総合研究所 病態細胞生物研究室
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/dementia/Neuropathol/toppage.html