Ca2+透過性AMPA受容体過剰発現による緩徐な運動ニューロン死の分子病態解析

• 研究領域: シナプス・ニューロサーキットパソロジーの創成
• 研究課題/領域番号: 25110709
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 郭 伸 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (40160981)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: 脳神経疾患 / 神経科学 / 脳・神経 / カルシウム / AMPA受容体 / 神経変性疾患 / 核 / 神経細胞死

研究実績の概要

孤発性ALSの分子病態モデルであるAR2マウス運動ニューロンに観察される異常な核内空泡形成には、運動ニューロンへのCa2+の流入増加が主要な役割を果たしていると考えられるため、以下の検討を行った。
細胞質のCa2+濃度上昇が核の形態異常を引き起こすには細胞質と核質の物質輸送を制御する核膜孔複合体（NPC）の異常が関與していると考えられる。また、AR2マウス運動ニューロンでは細胞質のCa2+濃度上昇に伴い、Ca2+依存性プロテアーゼであるカルパインが活性化することが分かっている。
NPCに構造的な変化が起きているか如何かをNPCを構成する分子である各種nucleoporin (NUP)に対する特異抗体で免疫組織化学的に検討した。NCPを校正する主要なNUPであるNUP62, 88, 153タンパクの免疫活性が、AR2マウスのADAR2を缺損した運動ニューロンでは消失していた。これに対し、同一切片上のADAR2 を発現する運動ニューロンには、野生型マウス運動ニューロンと同様に、鮮明な免疫活性を呈していた。
次に、NUP62, 88, 153蛋白がカルパインにより切断されるかどうかを検討した。何れのNUPも特異的にカルパインによる切断を受けることが明らかになり、AMPA受容体からのCa2+流入に伴い活性化したカルパインがNUPを断片化することによりNPCの機能異常を引き起こしていることが考察される。
孤発性ALS患者剖検脊髄の検討から、運動ニューロンでは一部のNUPに染色性の異常が報告されており、本研究の結果は、AR2マウスが孤発性ALSの分子病態の解明に有用である更なる証左を与えたと考えられる。したがって、孤発性ALSの病因には、ADAR2 の発現低下に依り引き起こされる細胞死カスケードは、Ca2+シグナリング調節機構の破綻に伴う様々な分子異常であることを強く示唆する。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Unique nuclear vacuoles in the motor neurons of conditional ADAR2-knockout mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Sasaki S, Yamashita T, Hideyama T, Kwak S
  • 雑誌名: Brain Research 巻: 1550 ページ: 36-46
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2014.01.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Y Actigraph Evaluation of Acupuncture for Treating Restless Legs Syndrome (2014)
  • 著者名/発表者名: Pan W, Wang M, Li M, Wang Q, Kwak S, Jiang W, Yamamoto
  • 雑誌名: Evid Based Complement Alternat Med 巻: 2015 ページ: 343201-343201
  • DOI: 10.1155/2015/343201
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Y: Shen-zhi-ling oral liquid improves behavioral and psychological symptoms of dementia in Alzheimer's disease (2014)
  • 著者名/発表者名: Pan W, Wang Q, Kwak S, Song Y, Qin B, Wang M, Yamamoto
  • 雑誌名: Evid Based Complement Alternat Med 巻: 2015 号: 1 ページ: 913687-913687
  • DOI: 10.1155/2014/913687
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative evaluation of the use of actigraphy for neurological and psychiatric disorders (2014)
  • 著者名/発表者名: Pan W, Song Y, Kwak S, Yoshida S, Yamamoto Y
  • 雑誌名: Behav Neurol 巻: 2014 ページ: 897282-897282
  • DOI: 10.1155/2014/897282
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The molecular link between inefficient GluA2 Q/R site-RNA editing and TDP-43 pathology in motor neurons of sporadic amyotrophic lateral sclerosis patients. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, T., and Kwak, S.
  • 雑誌名: Brain Res. 巻: in press. ページ: 28-38
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2013.12.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TDP-43病理形成メカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下雄也, ＊郭 伸
  • 雑誌名: Dementia Japan 巻: 28 ページ: 307-318
• [雑誌論文] TDP-43病理形成メカニズムにおけるTDP-43のカルパイン依存性断片化の意義 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下雄也, ＊郭 伸
  • 雑誌名: 臨床神経 巻: 54 ページ: 1151-1154
  • NAID: 130004921169
• [雑誌論文] Genetic and epigenetic studies of amhyotrophic lateral sclerosis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Al-Chalabi, A., Kwak, S., Mehler, M., Rouleau, G., Siddique, T., Strong, M., Leigh, PN.
  • 雑誌名: Amyotroph Lateral Scler Frontotemporal Degener 巻: 14 号: sup1 ページ: 44-52
  • DOI: 10.3109/21678421.2013.778571
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actigraphy monitoring of symptoms in patients with Parkinson’s disease. (2013)
  • 著者名/発表者名: Pan, W., Kwak, S., Lu, Y., Fuzhong, L., Chunlan, W., Chen, Y., Yamamoto, Y., Cai, Dingfang.
  • 雑誌名: Physiol. Behav. 巻: 119 ページ: 156-160
  • DOI: 10.1016/j.physbeh.2013.05.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rescue of amyotrophic lateral sclerosis phenotype in a mouse model by intravenous AAV9-ADAR2 delivery to motor neurons (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamashita T, Chai HL, Teramoto S, Tsuji S, Shimazaki K, Muramatsu S, Kwak S
  • 雑誌名: EMBO Mol Med 巻: 5(11) 号: 11 ページ: 1710-1719
  • DOI: 10.1002/emmm.201302935
  • 査読あり
• [雑誌論文] A unique mouse model for investigating the properties of amyotrophic lateral sclerosis-associated protein TDP-43, by in utero electroporation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Akamatsu, M., Takuma, H., Yamashita, T., Okada, T., Keino-Masu, K., Ishii, K., Kwak, S., Masu, M., and Tamaoka, A.
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 77 号: 4 ページ: 234-241
  • DOI: 10.1016/j.neures.2013.09.009
  • NAID: 120007130577
  • 査読あり
• [雑誌論文] Therapeutic effect of Yang-Xue-Qing-Nao granules on sleep dysfunction in Parkinson’s disease. (2013)
  • 著者名/発表者名: Pan, W., Kwak, S., Li G, Chen Y., Cai, D.
  • 雑誌名: Chinese Med. 巻: 8 号: 1 ページ: 14-14
  • DOI: 10.1186/1749-8546-8-14
  • 査読あり
• [学会発表] 孤発性ALSの分子病態解析に基づいた治療法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 郭 伸
  • 学会等名: 京都大学iPS細胞研究所セミナー
  • 発表場所: 京都大学, 京都
  • 年月日: 2015-01-23
• [学会発表] ADAR2-downregulation, a pathogenesis of ALS and a target for therapy (2014)
  • 著者名/発表者名: Kwak S
  • 学会等名: Workshop “RNA editing-from genomic prediction to function
  • 発表場所: Ein Gedi, Israel
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-10
• [学会発表] Gene therapy for sporadic ALS using an intravenous injection of AAV vector (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita T, Chai HL, Teramoto S, Muramatsu S, Kwak S
  • 学会等名: The 25th International Symposium on MND/ALS
  • 発表場所: Brussels, Belgium
  • 年月日: 2014-12-05 – 2014-12-07
• [学会発表] Mechanism-based gene therapy for ALS using sporadic ALS model mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita T, Chai HL, Teramoto S, Tsuji S, Shimazaki K, Muramatsu S-I, Kwak S
  • 学会等名: The 45th Annual Meeting Society for Neuroscience
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] AAV-ADAR2によるALSの遺伝子治療 (2014)
  • 著者名/発表者名: 郭 伸
  • 学会等名: シンポジウム「AAVベクターを応用した神経・精神疾患の病態解明第36回日本生物学的精神医学会第57回日本神経化学会大会
  • 発表場所: 奈良文化会館, 奈良
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-01
• [学会発表] Electron microscopic observation of intranuclear aggregation of TDP-43 in mouse cerebral cortex produced by in utero electroporation (2014)
  • 著者名/発表者名: Akamatsu M, Takuma H, Yamashita T, Okada T, Masu-Keino K, Oehring H, Kwak S, Masu M, Jirikowski FG
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会Neuro2014
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 孤発性ALSモデルマウスを用いたALSの遺伝子治療法開発の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下雄也, 蔡 慧玲, 寺本さやか, 辻 省次, 島崎久仁子, 村松慎一, 郭 伸
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会Neuro2014
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] ペランパネルはALSモデルマウス運動ニューロンのTDP-43病理を軽減する (2014)
  • 著者名/発表者名: 蔡 慧玲, 郭 伸, 山下雄也
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会Neuro2014
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 分子病態モデルマウスを用いた筋萎縮性側索硬化症の遺伝子治療法開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 郭 伸
  • 学会等名: 第5回東京ALSフォーラム,
  • 発表場所: シェラトン都ホテル東京, 東京
  • 年月日: 2014-08-23
• [学会発表] ALS 治療への展望 (2014)
  • 著者名/発表者名: 郭 伸
  • 学会等名: 第12回神経難病とケアを考える会
  • 発表場所: エーザイホール, 東京
  • 年月日: 2014-06-28
  • 招待講演
• [学会発表] Development of a gene therapy for sporadic ALS by normalizing ADAR2 activity in the motor neurons using a vascular type AAV vector (2014)
  • 著者名/発表者名: Kwak S, Yamashita T, Chai HL, Teramoto S, Muramatsu S-I
  • 学会等名: The 24th Meeting of the European Neurological Society
  • 発表場所: Istanbul, Turkey
  • 年月日: 2014-05-31 – 2014-06-03
• [学会発表] 分子病態に基づいた孤発性ALSの遺伝子治療法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 郭 伸, 山下雄也, 蔡 慧玲, 寺本さやか, 辻省次, 島崎久仁子, 村松愼一
  • 学会等名: 第55回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場, 福岡
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24
• [学会発表] 子宮内電気穿孔法TDP-43遺伝子導入によるin vivo形成封入体の微細形態の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 詫間 浩, 赤松 恵, 山下雄也, Hartmut Oehring, 岡田拓也, 枡 和子, 石井一弘, Gustav Jirikowsk, 郭 伸, 枡 正幸, 玉岡 晃
  • 学会等名: 第55回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場, 福岡
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24
• [学会発表] AMPA受容体サブユニットGluA2のQ/R部位RNA編集率に対する薬剤の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 澤田 潤, 相澤仁志, 浅野目明日香, 高橋佳恵, 斎藤 司, 片山隆行, 山下雄也, 郭 伸, 長谷部直幸
  • 学会等名: 第55回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場, 福岡
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24
• [学会発表] 筋炎と悪性腫瘍との関連に関する疫学的検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 肥田あゆみ, 井上真奈美, 前田明子, 山下雄也, 郭 伸、辻 省次, 清水 潤
  • 学会等名: 第55回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場, 福岡
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24
• [学会発表] TDP-43病理形成メカニズムにおけるTDP-43のカルパイン依存性断片化の意義 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下雄也, 郭 伸
  • 学会等名: シンポジウム「TDP43の新展開」第55回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場, 福岡
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-24
• [学会発表] A step for mechanism-based ALS therapy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kwak, S.
  • 学会等名: International symposium “New Frontier of Molecular Neuropathology 2014” CREST-新学術共催国際シンポジウム
  • 発表場所: 東京、日本
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism generating TDP-43 pathology in amyotrophic lateral sclerosis (ALS) motor neurones. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kwak, S., Yamashita, T., Hideyama, T., Teramoto, S.
  • 学会等名: The 23rd Meeting of the European Neurological Society.
  • 発表場所: Balcerona, Spain
• [学会発表] AMPA receptor-mediated activation of calpain triggers TDP-43 pathology in ALS by cleaving TDP-43 into aggregation-prone fragments. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kwak, S.
  • 学会等名: GRC Calcium signaling
  • 発表場所: Lucca, Italy
• [学会発表] Calpain cleavage of TDP-43 in amyotrophic lateral sclerosis. Biology of Clpains in Health and Disease. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kwak, S.
  • 学会等名: Science Research Conferences FASEB
  • 発表場所: Saxtons River, Vermont, USA
  • 招待講演
• [学会発表] ADAR2-dependent death and TDP-43 mislocalization in motor neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kwak, S., Yamashita. T., Teramoto, S., Chai, HL.
  • 学会等名: 8th Brain Research conference “RNA binding proteins in neurological disease” San Diego
  • 発表場所: San Diego,USA
• [学会発表] Calpain-dependent cleavage of TDP-43 plays a crucial role in ALS pathology. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, T., Hideyama, T., Teramoto, S., Takano, J., Iwata, N., Saido, TC., Kwak, S.
  • 学会等名: 8th Brain Research conference “RNA binding proteins in neurological disease” San Diego,
  • 発表場所: San Diego,USA
• [学会発表] Calpain-dependent cleavage of TDP-43 plays a crucial role in ALS pathology. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, T., Hideyama, T., Teramoto, S., Takano, J., Iwata, N., Saido, TC., Kwak, S.
  • 学会等名: The 44th Annual Meeting Society for Neuroscience San Diego
  • 発表場所: San Diego,USA
• [学会発表] AMPA受容体サブユニットGluA2のQ/R 部位RNA編集率に対する薬剤の効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 澤田準、相澤仁志、淺野目明日香、高橋佳恵、斉藤司、片山隆行、長谷部直幸、山下雄也、郭 伸
  • 学会等名: 第54回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 東京、日本
• [学会発表] マウス胎仔電気穿孔法によるin vivo TDP-43遺伝子導入と封入体形成の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 詫間浩、赤松恵、山下雄也，岡田拓也、石井一弘、桝和子、郭 伸、桝正幸、玉岡晃
  • 学会等名: 第54回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 東京、日本
• [学会発表] ClapainがALSのTDP-43病理形成に重要な役割を果たす (2013)
  • 著者名/発表者名: 山下雄也、日出山拓人、寺本さやか、高野二郎、岩田修永、西道隆臣、郭 伸
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会Neuro2013
  • 発表場所: 京都、日本
• [学会発表] ClapainがALSのTDP-43病理形成に果たす役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山下雄也、日出山拓人、寺本さやか、高野二郎、岩田修永、西道隆臣、郭 伸
  • 学会等名: 第35回神経組織培養研究会
  • 発表場所: 大阪、日本
• [学会発表] 「カルシウム透過性AMPA受容体の発現が運動ニューロン死を引き起こす分子メカニズムの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 郭 伸、山下雄也、佐々木彰一
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク「夏のワークショップ」
  • 発表場所: 名古屋、日本
• [学会発表] ClapainがALSのTDP-43病理形成に重要な役割を果たす (2013)
  • 著者名/発表者名: 山下雄也、日出山拓人、寺本さやか、高野二郎、岩田修永、西道隆臣、郭 伸
  • 学会等名: 包括脳ネットワーク「夏のワークショップ」
  • 発表場所: 名古屋、日本
• [図書] 医学の歩み (2013)
  • 著者名/発表者名: 山下雄也、郭 伸
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: 医歯薬出版
• [図書] ALS・運動ニューロン疾患、シリーズ＜アクチュアル脳・神経疾患の臨床＞ (2013)
  • 著者名/発表者名: 郭 伸
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 中山書店
• [図書] 筋萎縮性側索硬化症診療ガイドライン2013 (2013)
  • 著者名/発表者名: 「筋萎縮性側索硬化症ガイドライン」作成委員会
  • 総ページ数: 210
  • 出版者: 南江堂
• [備考] 東京大学大学院医学系研究科 疾患生命工学センター 臨床医工学部門 郭 研究室
  • URL: http://square.umin.ac.jp/teamkwak/news.html
• [備考] 東京大学大学院医学系研究科 疾患生命工学センター 臨床医工学部門 郭研究室
  • URL: http://square.umin.ac.jp/teamkwak