軸索内リボソーム機能障害による翻訳能低下に基づくALS/FTLD病態の統合的理解

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K09690
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 長野 清一 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (40362727)
• 研究分担者: 永井 義隆 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座教授 (60335354)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: TDP-43 / リボソーム蛋白質mRNA / 軸索輸送 / 筋萎縮性側索硬化症 / 前頭側頭葉変性症

研究実績の概要

①TDP-43の発現変化による軸索内リボソーム蛋白質mRNA輸送、蛋白質翻訳能への影響の検討
レンチウイルスベクターを用いたTDP-43の発現低下あるいはALS/FTLD関連変異型TDP-43の過剰発現のいずれによってもマウス初代培養神経細胞の軸索におけるリボソーム蛋白質mRNAの量は減少した。またこれらの発現変化により神経細胞軸索でのリボソームによる蛋白質合成能にも低下がみられた。これらよりTDP-43によるmRNAの軸索への輸送機能の障害によりリボソーム蛋白質mRNAの軸索への輸送が減少し、軸索局所でのリボソーム機能が障害されることが示された。

②培養神経細胞およびショウジョウバエモデルにおけるTDP-43発現変化の神経変性への影響およびリボソーム蛋白質の保護効果の解析
マウス初代培養神経細胞でTDP-43の発現を低下させたところ、軸索伸長の障害がみられた。その際同時にリボソーム蛋白質を過剰発現させたところ、軸索の伸長は改善した。
ヒト野生型TDP-43を複眼で過剰発現するハエでは複眼変性がみられた。このハエをリボソーム蛋白質を複眼で過剰発現するハエと交配し両者を過剰発現するハエを作成したところ、複眼変性が明らかに抑制された。これらよりTDP-43関連神経毒性に対しリボソーム蛋白質が保護効果を持つことが確認された。

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

TDP-43の発現変化により、その軸索への輸送標的mRNAとして我々が同定したリボソーム蛋白質mRNAの輸送と機能が低下することがin vitroおよびin vivoで示されており、おおむね計画した実験結果は得られていると考えられる。

今後の研究の推進方策

来年度はリボソーム蛋白質の発現を増加させる薬剤のスクリーニングを行い、その薬剤によるTDP-43神経毒性の保護効果をin vitroおよびin vivoで検証し、ALS/FTLDの創薬に結びつく研究へと展開していく予定である。

次年度使用額が生じた理由

異動により新たな所属機関にて組み換えDNA実験、動物実験等の実験計画申請書類を改めて提出する必要があり、承認されるまで研究を中断する必要があったため、支出額が当初計画よりも少なかった。

次年度使用額の使用計画

次年度は細胞培養実験を中心に効率的に研究を進め、本年度分と合わせて経費を支出する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] 大脳皮質基底核変性症―歴史と概要． (2017)
  • 著者名/発表者名: 長野清一，望月秀樹．
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 35 ページ: 302-303
• [雑誌論文] Transgenic monkey model of the polyglutamine diseases recapitulating progressive neurological symptoms. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomioka I, Ishibashi H, Minakawa EN, Motohashi HH, Takayama O, Saito Y, Popiel HA, Puentes S, Owari K, Nakatani T, Nogami N, Yamamoto K, Noguchi S, Yonekawa T, Tanaka Y, Fujita N, Suzuki H, Kikuchi H, Aizawa S, Nagano S, Yamada D, Nishino I, Ichinohe N, Wada K, Kohsaka S, Nagai Y, Seki K.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 4 ページ: e0250-16. 1-16
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1523/ENEURO.0250-16.2017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Neurotoxicity of TDP-43 is linked to axonal dysfunction of ribosomal proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Ueyama M, Wada K, Nagai Y, Araki T.
  • 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
  • 年月日: 2016-12-01 – 2016-12-03
• [学会発表] TDP-43によるリボソーム蛋白質mRNAの神経軸索への輸送 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長野清一，荒木敏之．
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of target mRNA transported to axons by TDP-43 (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Ueyama M, Wada K, Nagai Y, Araki T.
  • 学会等名: 11th Brain Research Conference
  • 発表場所: Paradise Point, San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-10 – 2016-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] Neuronal toxicity of TDP-43 is associated with the dysfunction of ribosomal proteins in axons (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Ueyama M, Wada K, Nagai Y, Saito Y, Araki T.
  • 学会等名: 第57回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター、神戸ポートピアホテル
  • 年月日: 2016-05-18 – 2016-05-21
• [図書] Update on amyotrophic lateral sclerosis (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Araki T.
  • 総ページ数: 278
  • 出版者: InTech Publisher
• [図書] 実験医学別冊「マウス表現型解析スタンダード」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長野清一，金井雅裕，永井義隆．
  • 総ページ数: 351
  • 出版者: 羊土社
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/neurol/myweb6/Top.html
• [産業財産権] TDP-43プロテイノパチー治療用組成物 (2016)
  • 発明者名: 長野清一、荒木敏之、上山盛夫、永井義隆
  • 権利者名: 長野清一、荒木敏之、上山盛夫、永井義隆
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2016-087320
  • 出願年月日: 2016-04-25