タンパク質の老化基盤と病原性タンパク質の伝播機構

2015 年度 実績報告書

• 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: 26117005
• 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: 長谷川 成人 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, 分野長 (10251232)
• 研究分担者: 北本 哲之 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20192560)
• 研究期間 (年度): 2014-07-10 – 2019-03-31
• キーワード: プリオン / タウ / 神経変性疾患 / CJD / APP

研究実績の概要

神経変性疾患におけるプリオン現象について、細胞内異常タンパク質の細胞間伝播メカニズムに関する研究、およびプリオン病の感染実験を行い、以下のような成果を得た。
1. AD、PiD、CBD、PSP、及びタウ遺伝子変異(MAPT)の患者脳に蓄積する異常型タウを免疫電顕および質量分析法等を用いて詳細に解析し、異常型タウのトリプシン耐性バンドは、疾患ごとに特徴的なパターンを示し、生化学分類に有用であることが示された。また、この違いはタウの線維構造（重合構造）と密接に関係していることが示唆された。
2. ADの原因遺伝子であるAPPが異常型タウのリセプターとして働き、タウ蓄積やその伝播を促進することを示唆する。APPは、Aβとの関係で発症機序の議論がなされることがほとんどであり、Aβはタウとの関係が古くから指摘されているが、今回の研究から、原因蛋白質であるAPPは、Aβではなく、神経変性に直接関わるタウと関係があることが示された。
3. 孤発性CJDの代表的なプリオンであるMM1とVV２を用いて感染実験を行ったところ、ヒトPrPのコドン129の正常多型の全てのタイプに感染することが明らかとなった。MMiKという表現型を指標に、従来孤発性CJDと報告されていた症例の感染実験を行ったところ、VV2プリオンと同じ感染性が存在することを明らかとし、MMiKという表現型が獲得性（医原性）プリオン病を同定するのに役立つ指標であることを明らかとした。

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

実際の患者脳の解析から、タウの異常病理がプリオン現象でおこっていることを支持する証拠を提示できた。またタウの伝播のメカニズムの一つとしてAPPの関与を提示したことは、APPの機能からも、ADの発症メカニズムとしても、これまでにない全く新しい考え方を示す報告といえる。
またプリオン研究に関しては、MMiKという表現型が獲得性（医原性）プリオン病を同定するに役立つ指標であることを明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

28年度は以下の項目について検討を行う。
1. αシヌクイレン、タウ、TDP-43の複合、合併病理が出現することが多いことから、それらの異常タンパク質病変がそれぞれの正常蛋白質に及ぼす影響について検討を行う。また他の原因蛋白質（C9orf72, GRN, PFNなど）とプリオン様に変化しやすい異常蛋白質との関係についても検討する。
2. どのような構造の異常分子が最も強いプリオン様活性、脳内伝播活性を有するか、様々な方法で異常蛋白質を調製し、細胞モデル、マウス脳に導入して評価を行う。
3. アルツハイマー型タウの異常病変を再現するマウスモデルを構築するため、ヒトと同じように成熟しても4Rタウと同程度の3Rタウを発現し続けるマウスの作製を行う。
4. プリオン病に関しては、ヒトのsporadic CJD（sCJD）プリオンを用いた感染実験のうち非常に感染成立が困難な、MM2TとMM2Cを中心に感染実験を継続する。昨年度までは、使用しているマウスはヒトの野生型プリオン蛋白を遺伝子導入したノックインマウス3種類、具体的にはHuPrP129Met, HuPrP129Val, Hu-PrP219Lysであったが、今年度は異常化が起こりやすいプリオン蛋白分子としてbank vole PrPを導入したマウスやＣ末端のxbank voleに変更したPrP導入マウスを主力モデルとしても利用する。また、bank vole PrPが異常化促進力のあるPrP分子であることを、過剰発現系であるトランスジェニック・マウスの観察から異常化機構の一端を明らかにする予定である。

研究成果

• [国際共同研究] Manchester Univ/Nat CJDisease Res(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Manchester Univ/Nat CJDisease Res
• [国際共同研究] Istituto delle Scienze Neurologiche(Italy)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: Istituto delle Scienze Neurologiche
• [国際共同研究] MIT and Harvard/Massachusetts General Hospital/Prion Disease Surveillance Center(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: MIT and Harvard/Massachusetts General Hospital/Prion Disease Surveillance Center
• [国際共同研究] Australian National CJD Registry(Australia)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: Australian National CJD Registry
• [国際共同研究] Nat Ref Center Surv Hum TSE/Center for Neuropathol and Prion Res(Germany)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Nat Ref Center Surv Hum TSE/Center for Neuropathol and Prion Res
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 5
• [雑誌論文] Biochemical classification of tauopathies by immunoblot, protein sequence and mass spectrometric analyses of sarkosyl-insoluble and trypsin-resistant tau. (2016)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi‑Watanabe S, Arai T, Kametani F, Nonaka T, Masuda‑Suzukake M, Tarutani A, Murayama S, Saito Y, Arima K, Yoshida M. Akiyama H, Robinson A, Mann D, Iwatsubo T, Hasegawa M.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol 巻: 131 ページ: 267-80
  • DOI: 10.1007/s00401-015-1503-3.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interplay between TDP-43 and docosahexaenoic acid-related processes in amyotrophic lateral sclerosis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Cacabelos D, Ayala V, Granado-Serrano AB, Jové M, Torres P, Boada J, Cabré R, Ramírez-Núñez O, Gonzalo H, Soler-Cantero A, Serrano JC, Bellmunt MJ, Romero MP, Motilva MJ, Nonaka T, Hasegawa M, Ferrer I, Pamplona R, Portero-Otín M.
  • 雑誌名: Neurobiol Dis 巻: 88 ページ: 148-160
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2016.01.007
  • 国際共著
• [雑誌論文] The abundance of nonphosphorylated tau in mouse and human tauopathy brains revealed by the use of Phos-tag method. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura T, Hatsuta H, Masuda-Suzukake M, Hosokawa M, Ishiguro K, Akiyama H, Murayama S, Hasegawa M, Hisanaga S.
  • 雑誌名: Am J Pathol 巻: 186 ページ: 398-409
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2015.10.009.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sporadic Creutzfeldt-Jakob Disease MM1+2C and MM1 are Identical in Transmission Properties. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi A, Matsuura Y, Iwaki T, Iwasaki Y, Yoshida M, Takahashi H, Murayama S, Takao M, Kato S, Yamada M, Mohri S, Kitamoto T.
  • 雑誌名: Brain Pathol. 巻: 26 ページ: 95-101
  • DOI: 10.1111/bpa.12264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantifying prion disease penetrance using large population control cohorts. (2016)
  • 著者名/発表者名: Minikel EV, Vallabh SM, Lek M, Estrada K, Samocha KE, et al
  • 雑誌名: Sci Transl Med. 巻: 8 ページ: 322ra9.
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.aad5169.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Extracellular association of APP and tau fibrils induces intracellular aggregate formation of tau. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Miyata H, Kametani F, Nonaka T, Akiyama H, Hisanaga S, *Hasegawa M.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol 巻: 29 ページ: 895- 907
  • DOI: 10.1007/s00401-015-1415-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The twenty-four KDa C-terminal tau fragment increases with aging in tauopathy mice: implications of prion-like properties. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto SE, Motoi Y, Ishiguro K, Tabira T, Kametani F, Hasegawa M, Hattori N.
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 巻: 24 ページ: 6403-16
  • DOI: 10.1093/hmg/ddv351
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Progranulin Reduction Is Associated With Increased Tau Phosphorylation in P301L Tau Transgenic Mice. doi: 10.1097/NEN.0000000000000158. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa M, Arai T, Masuda-Suzukake M, Kondo H, Matsuwaki T, Nishihara M, Hasegawa M, Akiyama H.
  • 雑誌名: J Neuropathol Exp Neurol 巻: 74 ページ: 158-65
  • DOI: 10.1097/NEN.0000000000000158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accumulation of dipeptide repeat proteins predates that of TDP-43 in Frontotemporal Lobar Degeneration associated with hexanucleotide repeat expansions in C9ORF72 gene. (2015)
  • 著者名/発表者名: Baborie A, Griffiths TD, Jaros E, Perry R, McKeith IG, Burn DJ, Masuda-Suzukake M, Hasegawa M, Rollinson S, Pickering-Brown S, Robinson AC, Davidson YS, Mann DM.
  • 雑誌名: Neuropathol Appl Neurobiol 巻: 41 ページ: 601-12
  • DOI: 10.1111/nan.12178
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An autopsy case of familial amyotrophic lateral sclerosis with a TARDBP Q343R mutation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Okamoto K, Fujita Y, Hoshino E, Tamura Y, Fukuda T, Hasegawa M, Takatama M.
  • 雑誌名: Neuropathology 巻: 35 ページ: 462-8
  • DOI: 10.1111/neup.12209.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decreased regional cerebral blood flow in the bilateral thalami and medulla oblongata determined by an easy Z-score (eZIS) analysis of (99m)Tc-ECD-SPECT images in a case of MM2-thalamic-type sporadic Creutzfeldt-Jakob disease. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Iwasaki Y, Yoshikura N, Asano T, Hatano T, Tatsumi S, Satoh K, Kimura A, Kitamoto T, Yoshida M, Inuzuka T.
  • 雑誌名: J Neurol Sci. 巻: 358 ページ: 447-52
  • DOI: 10.1016/j.jns.2015.09.356.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Factors influencing the survival period in Japanese patients with sporadic Creutzfeldt-Jakob disease. (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Y, Akagi A, Mimuro M, Kitamoto T, Yoshida M.
  • 雑誌名: J Neurol Sci. 巻: 357 ページ: 63-8
  • DOI: 10.1016/j.jns.2015.06.065.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The influence of PRNP polymorphisms on human prion disease susceptibility: an update. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi A, Teruya K, Matsuura Y, Shirai T, Nakamura Y, Yamada M, Mizusawa H, Mohri S, Kitamoto T.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol. 巻: 130 ページ: 159-70
  • DOI: 10.1007/s00401-015-1447-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transmission properties of atypical Creutzfeldt-Jakob disease: a clue to disease etiology? (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi A, Parchi P, Yamada M, Brown P, Saverioni D, Matsuura Y, Takeuchi A, Mohri S, Kitamoto T.
  • 雑誌名: J Virol. 巻: 89 ページ: 3939-46
  • DOI: 10.1128/JVI.03183-14
  • 査読あり
• [学会発表] タンパク質の伝播から考える神経変性疾患治療の可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川成人
  • 学会等名: 第33回 日本神経治療学会総会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] 神経変性疾患における異常タンパク質の伝播. (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川成人
  • 学会等名: 第20回日本神経感染症学会
  • 発表場所: ホテルメルパルク長野（長野県長野市）
  • 年月日: 2015-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] タウオパチーの生化学. (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川成人
  • 学会等名: 第9回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
  • 発表場所: 品川プリンスホテル（東京都品川区）
  • 年月日: 2015-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] 脳タンパク質老化と認知症制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川成人
  • 学会等名: 第15回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2015-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] シンポジウム16「精神医学における各種仮説を問う」アルツハイマー病のタウ仮説. (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川成人
  • 学会等名: 第111回日本精神神経学会学術総会
  • 発表場所: 大阪国際会議場（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-06-05
  • 招待講演