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2016 年度 実施状況報告書

小型魚類ALSモデルを用いたTDP-43毒性の理解と制御

研究課題

研究課題/領域番号 16K07045
研究機関国立遺伝学研究所

研究代表者

浅川 和秀  国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 助教 (30515664)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードTDP-43 / ALS / PI3キナーゼ / 脊髄運動ニューロン / カルシウムイメージング / CaP / フローサイトメトリー
研究実績の概要

本研究は、ヘテロリボ核タンパク質TDP-43のタンパク質恒常性の崩壊によって誘発される脊髄運動ニューロンの機能障害のメカニズムを解析する為のゼブラフィッシュ筋萎縮性側索硬化症(ALS)モデルを構築し、ALSにおける運動ニューロン変性の分子基盤の理解を深めることを目指している。さらに、脊髄運動ニューロンにおけるTDP-43毒性が、PI3キナーゼの活性化によって緩和される、という独自に見出した現象のメカニズムを解明し、PI3キナーゼ経路の機能修飾という視点から、ALS 治療戦略の構築の可能性を検討することを目指している。
H28年度は、ゼブラフィッシュにおいて脊髄節あたりに一つ存在する脊髄運動ニューロンサブタイプCaPにおいて、Gal4依存的に活性化型PI3キナーゼ(zp110*)とカルシウムプローブGCaMPを、共に発現するトランスジェニック系統Tg[prdm14-GAL4, zp110*-UAS-GCaMP]系統を作製した。さらに、同様の条件下でCaP細胞にTDP-43を過剰発現するTg[prdm14-GAL4, UAS-TDP-43, zp110*-UAS-GCaMP]系統を作製した。二光子励起顕微鏡によるCaPのカルシウムイメージング法を用いて、CaPの神経興奮性の比較を行ない、PI3キナーゼの活性化がTDP-43過剰発現による神経興奮性の低下を緩和することを確認した。また、脊髄運動ニューロンのトランスクリプトーム解析の前段階として、ほぼ全ての脊髄運動ニューロンがEGFPでラベルされ、なおかつ、TDP-43を過剰発現するTg[mnr2b-Gal4, UAS-EGFP, UAS-TDP-43-RFP]稚魚を構築し、フローサイトメトリーを用いて、GFP・RFP陽性の細胞として、TDP-43RFPを過剰発現する脊髄運動ニューロンを分離するための条件検討をおこなった。

現在までの達成度 (区分)
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

3カ年の計画において、初年度に予定していた研究計画をおおむね達成できた。

今後の研究の推進方策

今後は、PI3キナーゼの活性化が、TDP-43毒性による神経筋シナプスの形成阻害を回復させるか検討する。この実験に必要なトランスジェニックフィッシュは作成に成功しつつある。TDP-43毒性の緩和効果を説明するPI3キナーゼの下流因子の探索が重要であるが、緩和効果の細胞・分子基盤の全体像をつかむため、H28年の準備を踏まえてRNA-seqを用いたトランスクリプトーム解析を実施する。また、PI3キナーゼの緩和効果を、mTORキナーゼの阻害剤、ラパマイシンが部分的に抑圧するという予備的な結果を得ていることから、CaPの軸索伸長や神経活動におけるラパマイシンの効果を検証したい。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Glycine-alanine dipeptide repeat protein contributes to toxicity in a zebrafish model of C9orf72 associated neurodegeneration.2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Ohki, Andrea Wenninger-Weinzierl, Alexander Hruscha, Kazuhide Asakawa, Koichi Kawakami, Christian Haass, Dieter Edbauer and Bettina Schmid
    • 雑誌名

      Molecular Neurodegeneration

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s13024-016-0146-8

    • 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] Visualization of Neuregulin 1 ectodomain shedding reveals its local processing in vitro and in vivo.2016

    • 著者名/発表者名
      Aosa Kamezaki, Fuminori Sato, Kazuhiro Aoki, Kazuhide Asakawa, Koichi Kawakami, Fumio Matsuzaki and Atsuko Sehara-Fujisawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.1038/srep28873

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] PI3 kinase activation alleviates TDP-43-induced axonopathy in the spinal motor neuron in a zebrafish ALS model2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhide Asakawa
    • 学会等名
      27th International Symposium on ALS/MND
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      2016-12-07
    • 国際学会
  • [学会発表] PI3K activation alleviates TDP-43-induced axonopathy in a zebrafish ALS model2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhide Asakawa
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-11-30
  • [学会発表] PI3K activation alleviates TDP-43-induced axonopathy in a zebrafish ALS model2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhide Asakawa
    • 学会等名
      4th RNA Metabolism in Neurological Disease
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-11-10
    • 国際学会
  • [学会発表] PI3K activation alleviates TDP-43-induced axonopathy in a zebrafish ALS model2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhide Asakawa
    • 学会等名
      The 22nd Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2016-08-20
  • [学会発表] PI3キナーゼ経路の活性化はTDP-43によって誘導される脊髄運動ニューロンの機能障害を緩和する2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhide Asakawa
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-07-20

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公開日: 2018-01-16  

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