オプチニューリン遺伝子異常による脳内環境の変化と神経変性の関わりの解明

2013 年度 実績報告書

• 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: 23111008
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 川上 秀史 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (70253060)
• 研究分担者: 加藤 英政 埼玉医科大学, 医学部, 講師 (50292123)
• 研究期間 (年度): 2011-07-25 – 2016-03-31
• キーワード: 筋萎縮性側索硬化症

研究概要

われわれがALSの原因遺伝子として同定したオプチニューリン（OPTN）は多様な分子機構に関与しており,NF-κBに関連した炎症調節機能だけでなく,ユビキチン結合能を介してオートファジーにも関与することが明らかになってきている。オプチニューリン遺伝子異常による神経変性メカニズムと周辺環境に及ぼす影響をあきらかにするため、2つのモデル作製した。1つは、ノックアウトマウスの作製であり、ES細胞でオプチニューリン遺伝子をノックアウトした後、キメラマウスを作製し、F1を得た。DNA解析の結果、ノックアウトマウスが生まれており、ホモ接合マウスを得て、体重、ロタロッド、生存曲線等を検討した。コントロールのマウスと比較して、体重等に変化を認めるものの、1年を経過した時点で、明らかな筋萎縮等、臨床的な筋萎縮性側索硬化症の症状は出ていない。長期の飼育による経過、および組織学的解析を行う予定である。これと並行してゲノム編集酵素TALENを用いて、優生遺伝形式をとるOPTNのE478G変異を導入したノックインマウスを得た。
2つ目のモデルとして、オプチニューリン遺伝子異常をもつ筋萎縮側索硬化症患者より、同意を得て、皮膚生検し、繊維芽細胞を得た。山中法を改良した独自の誘導方法にて、その後の分化誘導に偏向性の少ないiPS細胞を誘導した。神経細胞への分化は得られたが、運動ニューロンとしてのマーカー確認を行っている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ノックアウトマウスの取得に成功し、その継代、純化、1年以上の飼育、評価を行っている。新たに優性遺伝を示すE478G変異導入マウスも得ている。iPS細胞の取得に成功している。

今後の研究の推進方策

さらに長期の飼育により、マウスの寿命までにノックアウトマウスで症状が出ないか、検討する。同時に組織学的検討を行い、脊髄運動ニューロンの数、封入体等を検討する。iPS細胞に関しては、新たなラインの取得、分化の検討を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Detecting gene mutations in Japanese Alzheimer's patients by semiconductor sequencing. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yagi R
  • 雑誌名: Neurobiol Aging 巻: 35 ページ: e1-5
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2014.01.023
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] DYT6 in Japan-genetic screening and clinical characteristics of the patients. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto R, Koizumi H, Morino H, Kawarai T, Maruyama H, Mukai Y, Miyashiro A, Sako W, Izumi Y, Kawakami H, Kaji R.
  • 雑誌名: Mov Disord. 巻: 29 ページ: 278-280
  • DOI: 10.1002/mds.25745
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exome sequencing reveals a novel MRE11 mutation in a patient with progressive myoclonic ataxia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto R, Morino H, Yoshizawa A, Miyazaki Y, Maruyama H, Murakami N, Fukada K, Izumi Y, Matsuura S, Kaji R, Kawakami H.
  • 雑誌名: J Neurol Sci. 巻: 337 ページ: 219-223
  • DOI: 10.1016/j.jns.2013.11.032.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exome sequencing reveals a novel ANO10 mutation in a Japanese patient with autosomal recessive spinocerebellar ataxia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Maruyama H, Morino H, Miyamoto R, Murakami N, Hamano T, Kawakami H.
  • 雑誌名: Clin Genet. 巻: 85 ページ: 296-297
  • DOI: 10.1111/cge.12140.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oromandibular dystonia associated with SCA36. (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyashiro A, Sugihara K, Kawarai T, Miyamoto R, Izumi Y, Morino H, Maruyama H, Orlacchio A, Kawakami H, Kaji R.
  • 雑誌名: Mov Disord. 巻: 28 ページ: 558-559
  • DOI: 10.1002/mds.25304.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optineurin suppression causes neuronal cell death via NF-κB pathway. (2013)
  • 著者名/発表者名: Akizuki M, Yamashita H, Uemura K, Maruyama H, Kawakami H, Ito H, Takahashi R.
  • 雑誌名: J Neurochem. 巻: 126 ページ: 699-704
  • DOI: 10.1111/jnc.12326.
  • 査読あり
• [雑誌論文] An autopsy case of sporadic amyotrophic lateral sclerosis associated with the I113T SOD1 mutation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura S, Wate R, Kaneko S, Ito H, Oki M, Tsuge A, Nagashima M, Asayama S, Fujita K, Nakamura M, Maruyama H, Kawakami H, Kusaka H.
  • 雑誌名: Neuropathology 巻: 34 ページ: 58-63
  • DOI: 0.1111/neup.12049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinicopathologic features of autosomal recessive amyotrophic lateral sclerosis associated with optineurin mutation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kamada M, Izumi Y, Ayaki T, Nakamura M, Kagawa S, Kudo E, Sako W, Maruyama H, Nishida Y, Kawakami H, Ito H, Kaji R.
  • 雑誌名: Neuropathology 巻: 34 ページ: 64-70
  • DOI: 10.1111/neup.12051
  • 査読あり
• [学会発表] Perrault症候群の新規原因遺伝子
  • 著者名/発表者名: 森野豊之、宮本亮介、丸山博文、川上秀史
  • 学会等名: 第54回日本神経学術大会
  • 発表場所: 東京