ALS/FTLDの高次機能障害におけるadult neurogenesisの役割

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K09310
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 石垣 診祐 名古屋大学, 医学系研究科, 寄附講座助教 (40378170)
• 研究分担者: 渡辺 宏久 名古屋大学, 脳とこころの研究センター, 特任教授 (10378177) ; 祖父江 元 名古屋大学, 医学系研究科, 特任教授 (20148315)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: FTLD / ALS / 前頭側頭葉変性症 / FUS / SFPQ / tau

研究実績の概要

ALS/FTLDの高次機能障害における成体神経新生 (adult neurogenesis)の役割の解明をマウスモデルの検討を中心に行った。FUS抑制マウスに対してヒト野生型FUSを海馬特異的に発現させる実験（FUS発現回復実験）はほぼ完了した。ヒト野生型FUSではレスキュー効果を明らかに認めることができたが、ALS/FTLD変異（R521G）を有するFUSではレスキュー効果が認められなかった。このことはALS/FTLDの高次機能障害におけるadult neurogenesisの役割を強く示唆するものであり、またヒト野生型FUSのレスキュー効果としてタウisoformの発現の正常化が認められたことより、タウの病態への関与についても強く示唆された。一方で、通常は核に強い局在を示すRNA結合タンパク質であるFUSが神経細胞の核内で高分子複合体を形成し、主要な結合分子が別のRNA結合タンパク質であるSFPQであることを見出した。またFUSの疾患変異体はSFPQとの結合性が低下し、核内における高分子複合体も形成しづらくなることを明らかにした。FUSとSFPQはどちらも選択的スプライシングを通じてTau isoform(3R/4R)のバランス変化を制御し、SFPQの機能喪失マウスモデルは、タウisoformのバランスが4-repeatタウ優位に傾き、FUS抑制マウスと同様の情動の異常を中心とするFTLD様の高次機能障害を呈し、海馬歯状回における成体神経新生が抑制されることを見出した。さらに、これらの異常は4-repeatタウを特異的に抑制する実験によって改善した。以上の知見についてまとめた上で論文化を行った。

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

ALS/FTLDの高次機能障害における成体神経新生 (adult neurogenesis)の役割の解明をマウスモデルの検討を中心に行った。FUS抑制マウスに対してヒト野生型FUSを海馬特異的に発現させる実験（FUS発現回復実験）は完了した。ヒト野生型FUSではレスキュー効果を明らかに認めることができたが、ALS/FTLD変異（R521G）を有するFUSではレスキュー効果が認められなかった。このことはALS/FTLDの高次機能障害におけるadult neurogenesisの役割を強く示唆するものであり、またヒト野生型FUSのレスキュー効果としてタウisoformの発現の正常化が認められたことより、タウの病態への関与についても強く示唆された。一方で、通常は核に強い局在を示すRNA結合タンパク質であるFUSが神経細胞の核内で高分子複合体を形成し、主要な結合分子が別のRNA結合タンパク質であるSFPQであることを見出した。またFUSの疾患変異体はSFPQとの結合性が低下し、高分子複合体も形成しづらくなることを明らかにした。FUSとSFPQはどちらも選択的スプライシングを通じてTau isoform(3R/4R)のバランス変化を制御し、SFPQの機能喪失マウスモデルはFUS抑制マウスと同様の情動の異常を中心とするFTLD様の高次機能障害を呈し、海馬歯状回における成体神経新生を抑制することを見出した。以上について論文化を行った。

今後の研究の推進方策

FUSの核内での結合因子であるSFPQを同定した。このSFPQの抑制によって、FUS抑制と同様の行動異常、adult neurogenesisの低下がみとめられた。今後は、ALS/FTLDやタウオパチー症例の剖検脳サンプルを用いて、マウスで見出した病態が疾患の病態機序とどのように関連しているかを免疫組織学的・生化学的な手法を中心に解析を進めていく。

次年度使用額が生じた理由

本年度1月から3月に使用したマウス関連の費用が大学の事務手続き上、4月以降の請求となるため。

次年度使用額の使用計画

すでに、マウス実験で使用済みである。

研究成果

• [国際共同研究] University of Pittsburgh(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Pittsburgh
• [雑誌論文] Altered Tau Isoform Ratio Caused by Loss of FUS and SFPQ Function Leads to FTLD-like Phenotypes (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishigaki S、Fujioka Y、Okada Y、Riku Y、Udagawa T、Honda D、Yokoi S、Endo K、Ikenaka K、Takagi S、Iguchi Y、Sahara N、Takashima A、Okano H、Yoshida M、Warita H、Aoki M、Watanabe H、Okado H、Katsuno M、Sobue G
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 18 ページ: 1118～1131
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.01.013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gene Expression Profile of Inflammatory Myopathy with Malignancy is Similar to that of Dermatomyositis rather than Polymyositis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Noda, T., Iijima, M., Noda, S., Maeshima, S., Nakanishi, H., Kimura, S., Koike, H., Ishigaki, S., Iguchi, Y., Katsuno, M., and Sobue, G.
  • 雑誌名: Intern Med 巻: 55 ページ: 2571-2580
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.55.6706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of the caudate nucleus head and its networks in sporadic amyotrophic lateral sclerosis-frontotemporal dementia continuum. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masuda, M., Senda, J., Watanabe, H., Epifanio, B., Tanaka, Y., Imai, K., Riku, Y., Li, Y., Nakamura, R., Ito, M., Ishigaki, S., Atsuta, N., Koike, H., Katsuno, M., Hattori, N., Naganawa, S., and Sobue, G.
  • 雑誌名: Amyotroph Lateral Scler Frontotemporal Degener 巻: 17 ページ: 571-579
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Marked Involvement of the Striatal Efferent System in TAR DNA-Binding Protein 43kDa-Related Frontotemporal Lobar Degeneration and Amyotrophic Lateral Sclerosis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Riku Y, Watanabe H, Yoshida M, Mimuro M, Iwasaki Y, Masuda M, Ishigaki S, Katsuno M, Sobue G.
  • 雑誌名: J Neuropathol Exp Neurol 巻: 75(8) ページ: 801-811
  • DOI: doi.org/10.1093/jnen/nlw053
  • 査読あり
• [雑誌論文] R-spondin 2 promotes acetylcholine receptor clustering at the neuromuscular junction via Lgr5. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakashima H, Ohkawara B, Ishigaki S, Fukudome T, Ito K, Tsushima M, Konishi H, Okuno T, Yoshimura T, Ito M, Masuda A, Sobue G, Kiyama H, Ishiguro N, Ohno K.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 22 ページ: 28512
  • DOI: 10.1038/srep28512
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Accumulation of phosphorylated tau in neurons in FUS-silenced mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: 27.Ishigaki S, Fujioka Y, Honda D, Yokoi S, Endo K., Okado H, Watanabe H, Katsuno M, Takashima A., Sobue G.
  • 学会等名: The 46th Society for Neuroscience annual meeting
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Loss of SFPQ, an intra-nuclear counterpart of FUS causes FTLD-like phenotypes. (2016)
  • 著者名/発表者名: 28.Fujioka Y, Ishigaki S, Yokoi S, Honda D, Okado H, Watanabe H, Katsuno M, Sobue G.
  • 学会等名: The 46th Society for Neuroscience annual meeting
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-12 – 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Loss of PSF/SFPQ, an intra-nuclear counterpart of FUS causes FTLD-like phenotypes (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujioka Y, Ishigaki S, Yokoi S, Honda D, Okado H, Watanabe H, Katsuno M, Sobue G.
  • 学会等名: The 39th annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県 横浜市)
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-22
• [学会発表] Functional linkage between FUS and tau in ALS/FTLD (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishigaki S, Fujioka Y, Honda D, Yokoi S, Okado H, Watanabe H, Katsuno M, Sobue G
  • 学会等名: The 39th annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 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
  • 招待講演
• [学会発表] 石垣 診祐、藤岡 祐介、本田 大祐、横井 聡、岡戸 晴生、渡辺 宏久、勝野 雅央、祖父江 元 (2016)
  • 著者名/発表者名: Loss of FUS causes phosphorylated tau accumulation in aged mice
  • 学会等名: 第57回神経学会学術大会
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター(兵庫県 神戸市)
  • 年月日: 2016-05-18 – 2016-05-21
• [学会発表] 藤岡 祐介、石垣 診祐、本田 大祐、横井 聡、岡戸 晴生、渡辺 宏久、勝野 雅央、祖父江 元 (2016)
  • 著者名/発表者名: Loss of PSF/SFPQ, an intra-nuclear counterpart of FUS causes FTLD-like phenotypes
  • 学会等名: 第57回神経学会学術大会
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター(兵庫県 神戸市)
  • 年月日: 2016-05-18 – 2016-05-21
• [図書] 【認知症の予防と対策】 前頭側頭型認知症への新しいアプローチ (2016)
  • 著者名/発表者名: 石垣 診祐, 祖父江 元
  • 総ページ数: 331-334
  • 出版者: Medical Science Digest
• [産業財産権] 疾患モデル動物および疾患治療剤 (2016)
  • 発明者名: 祖父江元、石垣診祐、横井聡
  • 権利者名: 国立大学法人名古屋大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2016-139308
  • 出願年月日: 2016-07-14