アルツハイマー病発症リスク因子の分子病態の理解に基づく認知症先制医療法の開発

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02492
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 富田 泰輔 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (30292957)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: アルツハイマー病 / 認知症 / リスク因子 / アミロイドβ

研究実績の概要

本研究においては、AD発症リスクに影響を与える遺伝学的・環境因子が、Aβ蓄積からtau蓄積、脳内炎症性反応から神経細胞変性というAD発症のセントラルパスウェイに対してもたらす分子病態を解明し、そのメカニズムに基づいた、個々人に対する最適化先制医療法の開発を最終目標として研究を進めている。当該年度においては前年度までに交配を行っていたPICALMノックアウトマウスとAβを蓄積するAPPノックインマウスとのコンジェニックマウスについての解析を行い、実際にアミロイド斑の蓄積が低下することを確認した。またBIN1によるβセクレターゼ活性制御メカニズムとして、直接BIN1がBACE1に相互作用し、エンドソームからリソソームへの輸送経路を介在していることを明らかとした。一方、前年度までに見出したAβ分解酵素KLK7ノックアウトマウスとの交配により有意にアミロイド斑蓄積が上昇することを確認した。KLK7の発現制御メカニズムについてさらに検討を行い、アストロサイトにおけるKLK7発現はAβによって惹起される炎症反応によって上昇することを見出した。またその制御機構にはグルタミン酸受容体の関与が示唆され、アストロサイトにおける新たなAβ量制御機構の存在を明らかとした。また前年度に開始したCRISPRスクリーニング、化合物スクリーニングにより、Aβ分解活性を制御する複数の自然免疫関連遺伝子群や炎症性脂質メディエーターを同定した。後者についてはその下流シグナルとして複数のGPCRを見出したことから、新たな創薬標的基点分子の可能性を今後モデルマウスを利用して検討する。さらにCas9マウスを用いたゲノム編集技術としてレンチウイルスによるgRNA導入法を確立し、内因性タンパク質の発現を発生終了後に消失せしめることに成功した。

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

当該年度においては遺伝学的AD発症リスク因子に関するADモデルマウスとの交配の解析に関して成果をまとめた。またレンチウイルスとCRISPR／Cas9システムを用いたin vivoゲノム改変技術が確立できたことから、今後他のリスク因子に関する解析を迅速に進めていくことが可能となった。同時に、グリア細胞に関連したリスク遺伝子のうちノックアウトマウスが入手可能なものについては解析を開始しつつある。さらに前年度までに確立したin vitroモデルを利用した遺伝子・化合物スクリーニングを行い、アストロサイトにおけるグルタミン酸受容体、及びGPCRを介したシグナル経路がAβ分解システムの制御メカニズムであることを見出した。グリア細胞を標的とした創薬はこれまでにほとんど進められておらず、新たなADリスクを修飾する制御薬の開発につなげる端緒となる可能性が期待される。

今後の研究の推進方策

これまで研究成果から遺伝学的AD発症リスク因子のうち小胞輸送に関わる分子がAD発症セントラルパスウェイにおいて特にAβ濃度調節に関わっていることを示すことができた。と同時にスクリーニングの成果から自然免疫や炎症など、グリア細胞の寄与が改めて浮き彫りとなってきた。そして当該年度までの研究を進めていくなかでグリア細胞に関する研究手法（in vivo、in vitroともに）が確立できてきたことから、リスク因子の中でもグリア細胞に関連した分子に注目しながら、Aβ濃度亢進後に引き続くと考えられるtau蓄積・伝播、脳内炎症から神経変性・細胞死についても検討を進め、AD発症リスク因子が病的プロセスに与える影響について更に検討をすすめる。一方、Aβ濃度を制御する分子機構として新たに見出した自然免疫系やGPCRシグナルについては低分子化合物や抗体、もしくは中分子化合物を利用してADに対する治療、予防薬開発につなげていくことを考えている。

研究成果

• [国際共同研究] Cambridge University(United Kingdom)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Cambridge University
• [国際共同研究] Chicago University/Lankenau Institute for Medical Research/University of Cincinnati(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Chicago University/Lankenau Institute for Medical Research/University of Cincinnati
  • 他の機関数: 6
• [雑誌論文] Memantine reduces the production of amyloid-β peptides through modulation of amyloid precursor protein trafficking. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Tatebe, Suzuki K, Hirayama T, Hayakawa M, Kubo H, Tomita T, Makino M
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol 巻: 798 ページ: 16-25
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2017.02.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The crystal structure of mouse LC3B in complex with the FYCO1 LIR reveals the importance of the flanking region of the LIR motif. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakurai S, Tomita T, Shimizu T, Ohto U
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 巻: 73 ページ: 130-137
  • DOI: 10.1107/S2053230X17001911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanisms of the genetic risk factors in pathogenesis of Alzheimer disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu K and Tomita T
  • 雑誌名: Front Biosci (Landmark Ed) 巻: 22 ページ: 180-192
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Probing the structure and function relationships of presenilin by substituted-cysteine accessibility method. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomita T
  • 雑誌名: Methods in Enzymology 巻: 584 ページ: 185-205
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2016.10.033
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aberrant proteolytic processing and therapeutic strategies in Alzheimer disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomita T
  • 雑誌名: Adv Biol Regul 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.jbior.2017.01.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel non-canonical Notch signaling regulates presynaptic formation in postmitotic neurons. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Nishimune H, Hozumi K, Saga Y, Harada A, Yuzaki M, Iwatsubo T, Kopan R, Tomita T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: 23969
  • DOI: 10.1038/srep23969
  • 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] BIN1 regulates BACE1 intracellular trafficking and amyloid-β production. (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyagawa T, Ebinuma I, Morohashi Y, Hori Y, Chang MY, Hattori H, Maehara T, Yokoshima S, Fukuyama T, Tsuji S, Iwatsubo T, Prendergast GC, Tomita T
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 巻: 25 ページ: 2948-2958
  • DOI: 10.1093/hmg/ddw146
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A systematic cell-free methodology to produce mammalian membrane proteins for crystallography. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinoda T, Shinya N, Ito K, Ishizuka-Katsura Y, Ohsawa N, Terada T, Hirata K, Kawano Y, Yamamoto M, Tomita T, Ishibashi Y, Hirabayashi Y, Tomomi Kimura-Someya T, Shirouzu M, Yokoyama S
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: 30442
  • DOI: 10.1038/srep30442
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Partial loss of CALM function reduces Aβ42 production and amyloid deposition in vivo. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu K, Hori Y, Takatori S, Watanabe T, Iwatsubo T, Tomita T
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 巻: 25 ページ: 3988-3997
  • DOI: 10.1093/hmg/ddw239
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rescue of hypovitaminosis A induces non-amyloidogenic Amyloid Precursor Protein (APP) Processing. (2016)
  • 著者名/発表者名: Reinhardt S, Grimm M, Stahlmann C, Hartmann T, Shudo K, Tomita T, Endres K
  • 雑誌名: Curr Alzheimer Res 巻: 13 ページ: 1277-1289
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Membrane trafficking and proteolytic activity of γ-secretase in Alzheimer disease. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu K and Tomita T
  • 雑誌名: Biol Chem 巻: 397 ページ: 827-835
  • DOI: 10.1515/hsz-2016-0146
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Biochemical analysis of oxygenated Aβ by in vivo photooxygenation system. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shuta Ozawa, Atsuhiko Taniguchi, Ryuto Kino, Takashi Saito, Takaomi C. Saido, Youhei Sohma, Yukiko Hori, Motomu Kanai and Taisuke Tomita
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-03-24 – 2017-03-27
• [学会発表] 脂質メディエーターによるアミロイドβ分解活性の制御機構解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菊池一徳、建部卓也、木棚究、堀由起子、有田誠、富田泰輔
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-03-24 – 2017-03-27
• [学会発表] 自閉症スペクトラム変異がシナプス接着分子Neuroligin 4X の代謝及び機能に及ぼす影響の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村美咲、湯本貴文、長友亮太、名尾洋亮、富田泰輔
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-03-24 – 2017-03-24
• [学会発表] Aberrant proteolytic processing and therapeutic strategies in Alzheimer disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Tomita
  • 学会等名: BRI International Symposium 2017
  • 発表場所: 新潟大学（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2017-03-10 – 2017-03-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アルツハイマー病におけるプロテオスタシス異常の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 富田泰輔
  • 学会等名: 第20回認知症を語る会
  • 発表場所: エーザイ（株）（東京都新宿区）
  • 年月日: 2017-02-18 – 2017-02-18
  • 招待講演
• [学会発表] Novel Aβ degrading enzyme and astrocytes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Tomita
  • 学会等名: The 26th Adler Symposium will focus on four major themes: potential role of lifestyle in neurodegeneration.
  • 発表場所: Salk Institute（San Diego, USA）
  • 年月日: 2017-02-06 – 2017-02-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アストロサイト由来Aβ分解酵素KLK7の発現制御・活性化機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 建部卓也、木棚究、堀由起子、富田泰輔
  • 学会等名: 第35回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-12-01 – 2016-12-03
• [学会発表] EphA4を介したアルツハイマー病原因物質Aβ産生量制御機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田村謙典、堀由起子、富田泰輔
  • 学会等名: 第35回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-12-01 – 2016-12-03
• [学会発表] アルツハイマー病リスク遺伝子INPP5Dの機能解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村新伍、高鳥翔、堀由起子、佐々木純子、佐々木雄彦、斉藤貴志、西道隆臣、富田泰輔
  • 学会等名: 第35回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-12-01 – 2016-12-03
• [学会発表] γセクレターゼモジュレーターE2012の作用機序解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 蔡哲夫、富田泰輔
  • 学会等名: 第35回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-12-01 – 2016-12-03
• [学会発表] アルツハイマー病発症における脳内プロテオスタシス異常の分子機構解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富田泰輔
  • 学会等名: 第38回神経組織培養研究会
  • 発表場所: 横浜ランドマークタワー（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-26 – 2016-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of genetic regulators for Aβ production by CRISPR/Cas9 based screening. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yung Wen Chiu, Ihori Ebinuma, Yukiko Hori, Taisuke Tomita
  • 学会等名: 第38回神経組織培養研究会
  • 発表場所: 横浜ランドマークタワー（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-26 – 2016-11-26
• [学会発表] Genome wide screening of molecules involved in Aβ uptake by CRIPSR/Cas9 system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ihori Ebinuma, Yukiko Hori, Taisuke Tomita
  • 学会等名: Neuroscience 2016
  • 発表場所: San Diego Convetion Center（San Diego, USA）
  • 年月日: 2016-11-16 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Retromer and Rab2-dependent trafficking are involved in PS1 degradation by proteasomes in endocytic disturbance. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Kimura, Noya Ueda, Taisuke Tomita, Katsuhiko Yanagisawa
  • 学会等名: Neuroscience 2016
  • 発表場所: San Diego Convetion Center（San Diego, USA）
  • 年月日: 2016-11-14 – 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] Pathological impact of astrocyte-mediated proteolytic processing on amyloid-beta deposition. (2016)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Tomita
  • 学会等名: Neuroscience 2016
  • 発表場所: San Diego Convetion Center（San Diego, USA）
  • 年月日: 2016-11-13 – 2016-11-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Aberrant proteolytic processing and therapeutic strategies in Alzheimer disease. (2016)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Tomita
  • 学会等名: 56th Advances in Biological Regulation
  • 発表場所: University of Bologna（Bologna, Italy）
  • 年月日: 2016-10-03 – 2016-10-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Identification of KLK7 as a novel amyloid-β peptide-degrading prteiase secreted from astrocytes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Tatebe, Kiwami Kidana, Yukiko Hori, Taisuke Tomita
  • 学会等名: 第88回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-26 – 2016-09-26
• [学会発表] Analysis of the pathological role of an Alzheimer’s disease genetic risk factor, INPP5D/SHIP1. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sho Takatori, Shingo Kimura, Takashi Saito, Takaomi C. Saido, Junko Sasaki, Takehiko Sasaki, Taisuke Tomita
  • 学会等名: 第88回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-26 – 2016-09-26
• [学会発表] Identification of kallikrein-related peptidase 7 as a novel amyloid-β peptide-degrading protease secreted from astrocyte. (2016)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Tomita, Kiwami Kidana, Takuya Tatebe, Kazunori Kikuchi, Takeshi Ikeuchi, Takaomi Saido, Masahiro Akishita, Takeshi Iwatsubo and Yukiko Hori
  • 学会等名: IUBMB symposium (XVth International symposium) on Proteases, Inhibitors and Biological Control.
  • 発表場所: Bernadian Resort and Conference Center（Portoroz, Slovenia）
  • 年月日: 2016-09-17 – 2016-09-21
  • 国際学会
• [学会発表] 膜内配列切断活性を制御するプレセニリンの構造ダイナミクスの解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富田泰輔
  • 学会等名: 第21回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2016-08-06 – 2016-08-06
  • 招待講演
• [学会発表] 新規アストロサイト由来アミロイドβ分解酵素Kallikrein-related peptidase 7の同定と解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊池一徳、木棚究、建部卓也、堀由起子、富田泰輔
  • 学会等名: 第21回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2016-08-06 – 2016-08-06
• [学会発表] EphA4を介したアルツハイマー病原因物質Aβ産生量制御機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田村謙典、堀由起子、富田泰輔
  • 学会等名: 第21回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2016-08-06 – 2016-08-06
• [学会発表] γセクレターゼモジュレーターE-2012の作用機序解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 蔡哲夫、富田泰輔
  • 学会等名: 第21回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2016-08-06 – 2016-08-06
• [学会発表] The Inhibitory effect of memantine on the production of Aβ peptides. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kaori Ito, Takuya tatebe, Kunimichi Suzuki, Taisuke Tomita, Mitsuhiro Makino
  • 学会等名: AAIC2016
  • 発表場所: Metro Tronto Convention Center（Toronto, Canada）
  • 年月日: 2016-07-24 – 2016-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] アストロサイト由来プロテアーゼKLK7によって制御される脳内Aβ分解メカニズムの解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富田泰輔
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effects of missense mutations associated with autism spectrum disorder on the processing and function of synaptic adhesion molecule Neuroligin 4X. (2016)
  • 著者名/発表者名: Misaki Kimura, Takafumi Yumoto, Yosuke Nao, Taisuke Tomita
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-20
• [学会発表] Kallikrein-related peptidase 7 is a novel amyloid-β peptide-degrading protease secreted from astrocytes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Kikuchi, Kiwami Kidana, Takuya Tatebe, Yukiko Hori, Taisuke Tomita
  • 学会等名: 第16回東京大学生命科学シンポジウムBIO UT
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-04-23 – 2016-04-23
• [学会発表] EphA4を介したアルツハイマー病原因物質Aβ産生量制御機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田村謙典、堀由起子、富田泰輔
  • 学会等名: 第16回東京大学生命科学シンポジウムBIO UT
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-04-23 – 2016-04-23
• [学会発表] Effects of missense mutations associated with autism spectrum disorder on the processing and function of synaptic adhesion molecule Neuroligin 4X. (2016)
  • 著者名/発表者名: Misaki Kimura, Takafumi Yumoto, Ryota Nagatomo, Yosuke Nao, Taisuke Tomita
  • 学会等名: 第16回東京大学生命科学シンポジウムBIO UT
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-04-23 – 2016-04-23
• [学会発表] Analysis of functional significance of phosphoinositide phosphatase INPP5D in the pathogenesis of Alzheimer disease. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shingo Kimura, Sho Takatori, Yukiko Hori, Taisuke Tomita
  • 学会等名: 第16回東京大学生命科学シンポジウムBIO UT
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-04-23 – 2016-04-23
• [備考] 東京大学大学院薬学系研究科機能病態学教室ホームページ
  • URL: www.f.u-tokyo.ac.jp/~neuropsc/