ライソゾーム病のバイオマーカ解析による病態解明、診断、治療に関する研究

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K10067
• 研究機関: 一般財団法人脳神経疾患研究所
• 研究代表者: 衞藤 義勝 一般財団法人脳神経疾患研究所, 先端医療研究センター, センター長 (50056909)
• 研究分担者: WU CHEN 一般財団法人脳神経疾患研究所, 先端医療研究センター, 研究員 (90790840) ; HOSSAIN ARIF 一般財団法人脳神経疾患研究所, 先端医療研究センター, 研究員 (40777893) ; 柳澤 比呂子 一般財団法人脳神経疾患研究所, 先端医療研究センター, 研究員 (60416659) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ゴーシェ病 / ファブリ病 / ニーマンピック病 / ライソゾーム病 / タンデムMS / バイオマーカー / iPS細胞作製 / プロテオミクス

研究実績の概要

ゴーシェ病、ファブリ病、ニーマンピックＣ病等３種類のライソゾーム病患者血清、乾燥ロ紙血(DBS)、iPS 細胞由来細胞を用いてＨＰＬＣ／ タンデムマス、Q-TOF マスによる新らたなバイオマーカーの探索と病態解明、診断、治療選択肢へ の応用に関して研究を目的に、疾患特異的バイオマーカー各々lysoGb1, LysoGb3, 7-ketocholesterol(7KC)をタンデム質量分析器（MS/MS）を用いて測定法を樹立、病態の解明、患者の診断並びに薬剤の効果を検討した。特にゴーシェ病の酵素補充療法（ERT）lysoGb1、ファブリ病ではlysoGb3, NPC病では7KC/lysoSMを測定した。ゴーシェ病、ファブリ病患者血清共に各々lysoGb1 & lysoGb3は低下するが、酵素に対する抗体が高い患者ではこれらバイオマーカーは低下傾向が少ない。又酵素治療後でも完全に正常化することはないことを明らかにした。病因としてERTで酵素が細胞の種類により取り込まれない細胞の存在を示している。NPC患者血漿では７KCは何れも高値であり、特に乳幼児患者は高い値である。我々は７KC以外に胆汁酸４０8を新たなバイオマーカーとして発見し、NPC患者では優位に高い値を示した。更にNPCの診断を確実にするためにlysosphingomyelin(LysoSM)の３者の測定により、NPCの患者のバイオマーカー診断を確定することが出来た。神経細胞を用いて、健常人由来iPS細胞とNPC患者由来iPS細胞を比較し、分子動態、オートファージの状、ミグルスタツトの治療効果なども検討し、オートファジーの異常を証明した。現在Fabry病患者由来の繊維芽細胞から、RNAのリプログラミングを新たに開発しウイルスを用いないでiPS細胞を樹立し、正常皮膚繊維芽細胞からのRNAリプログラミング化には成功している。

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

１．タンデムMSを用いての血清、血漿でのゴーシェ病のマーカーとしてlysoGb1、ファブリ病マーカーとしてlysoGb3、ニーマンピックC病のマーカーとして７KC、lysoSM、新たに bile acid 409の測定に成功している。ゴーシェ病ではlysoGb1血清、血漿、DBSで10倍以上増加している。又ファブリ病でもlysoGb3は男性患者では１０～２０倍以上、女性患者でも２～５倍以上の上昇を認め、酵素治療との相関を示す。本研究では酵素補充療法施行患者は明らかにlysoGb3は低下するが、しかし正常値までは低下しないこと解明され、酵素補充療法の限界も見られ、その原因として治療効果が見られない細胞も存在することを示している。又酵素治療に対する抗体陽性患者ではlysoGb3はやや低下するが、陰性患者ほどは低下しないことが明らかにされた。NPC患者の血漿７KCは正常の2-10倍以上の増加があり診断にはリゾスフィンゴミエリン(LysoSM)胆汁酸４０８と合わせて測定することにより、NPCの診断には有用であることを明らかにした。
２．ライソゾーム病とオートファジー不全との関係を明らかにし、ライソゾーム病患者由来のiPS細胞を用いて、治療薬効果の検証や新たな治療薬の開発を目指している。特にファブリ病でのオートファジーの研究により、ファブリ病でもオートファジー異常をファブリ病患者姉妹で明らかにした。
又RNAのリプログラミングを用いたiPS細胞作製に着手し、健常人の繊維芽細胞より、iPS細胞を樹立した。ファブリ病細胞でもRNA法を用いて樹立iPS細胞樹立に成功した。

今後の研究の推進方策

NPC、MLD患者由来のiPS細胞から神経前駆細胞に分化させ、さらに大脳皮質神経細胞に分化させる予定である。神経細胞を用いて、健常人由来iPS細胞とNPC患者由来iPS細胞を比較し、分子動態やシグナリングの異なる特定の分子を選択し、治療薬に結びつく因子を探索する。また、RNAプログラミン法を用いてFabry病患者由来の繊維芽細胞から、RNAのリプログラミングを用いてiPS細胞の作製に成功したことからこれらの細胞を用いてlysoGb3,などのバイオマーカーを測定或い音大等はオートファジーの神経細胞での病態代謝の異常を明らかにする。又タンデムMSを用いて更にプロテオミクスを検討予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Phenotypic variability of Niemann-Pick disease type C including a case with clinically pure schizophrenia: a case report. (2018)
  • 著者名/発表者名: 1.Kawazoe T, Yamamoto T, Narita A, Ohno K, Adachi K, Nanba E, Noguchi A, Takahashi T, Maekawa M, Eto Y, Ogawa M, Murata M, Takahashi Y. Phenotypic variability of Niemann-Pick disease type C including a case with clinically pure schizophrenia: a case report. BMC Neurol. 2018 Aug 17;18(1):117.
  • 雑誌名: BMC Neurol. 巻: 2018 Aug 1718(1) ページ: 117
• [雑誌論文] A Case of Adult-onset Pompe Disease with Cerebral Stroke and Left Ventricular Hypertrophy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hossain MA, Miyajima T, Akiyama K, Eto Y
  • 雑誌名: J Stroke Cerebrovasc 巻: Dis. 2018 Nov ページ: 27(11)
• [雑誌論文] The beneficial effects of long-term enzyme replacement therapy on cardiac involvement in Japanese Fabry patients. (2018)
  • 著者名/発表者名: 3.Hongo K, Ito K, Date T, Anan I, Inoue Y, Morimoto S, Ogawa K, Kawai M, Kobayashi H, Kobayashi M, Ida H, Ohashi T, Taniguchi I, Yoshimura M, Eto Y.
  • 雑誌名: Mol Genet Metab. 巻: 2018 Jun;124(2) ページ: 143-151
• [雑誌論文] P-Tau and Subunit c Mitochondrial ATP Synthase Accumulation in the Central Nervous System of a Woman with Hurler-Scheie Syndrome Treated with Enzyme Replacement Therapy for 12 Years. (2018)
  • 著者名/発表者名: 4.Kobayashi H, Ariga M, Sato Y, Fujiwara M, Fukasawa N, Fukuda T, Takahashi H, Ikegami M, Kosuga M, Okuyama T, Eto Y, Ida H.
  • 雑誌名: JIMD Rep. 巻: 2018;41 ページ: 101-107
• [雑誌論文] Characteristics of PPT1 and TPP1 enzymes in neuronal ceroid lipofuscinosis (NCL) 1 and 2 by dried blood spots (DBS) and leukocytes and their application to newborn screening. (2018)
  • 著者名/発表者名: 5.Itagaki R, Endo M, Yanagisawa H, Hossain MA, Akiyama K, Yaginuma K, Miyajima T, Wu C, Iwamoto T, Igarashi J, Kobayashi Y, Tohyama J, Iwama K, Matsumoto N, Shintaku H, Eto Y.
  • 雑誌名: Mol Genet Metab. 巻: 2018 May;124(1) ページ: 64-70
• [学会発表] 日本人 Fabry 病家系の遺伝子変異の研究：遺伝子変異－臨床病型相関と migalastat－amenable mutation 保有率 (2018)
  • 著者名/発表者名: ○ 小林 正久 1, 金城 栄子 1, 大橋 十也 2, 衞藤 義勝 3, 井田 博幸 1 1 東京慈恵会医科大学 小児科, 2 東京慈恵会医科大学 総合医科学センター 遺伝子治療研究部 3 脳神経疾患研究所 先端医療研究センター
  • 学会等名: 第６０回 日本先天代謝異常学会、岐阜、１１月８～１０、２０１８
• [学会発表] ○ ウーチェン 1,2,3, 岩本 武夫 4, ホセイン モハンマドアリフ 1,3, 宮島 任司 1,2, 秋山けい子 1 柳澤比呂子 1, 五十嵐純子 2, 衛藤 義勝 3 1 一般財団法人脳神経疾患研究所先端医療研究センター, 2 アンジェス株式会社希少疾患研究所 3 東京慈恵医科大学, 4 東京慈恵会医科大学総合医科学研究センター基盤研究施設（分子細胞生物学） (2018)
  • 著者名/発表者名: ２．ファブリー病患者の重症度・年齢・酵素補充療法による抗体価と血漿・血清中の LysoGb3 と の相関関係
  • 学会等名: 第６０回 日本先天代謝異常学会、岐阜、１１月８～１０、２０１８
• [学会発表] ○ 板垣 里奈 1, 岩本 武夫 3, ホサイン モハンマド アリフ 1, 柳澤比呂子 1, 宮島 任司 1,2 ウ チェン 1,2, 秋山けい子 1, 新宅 治夫 4, 衛藤 義勝 1 1 先端医療研究センター & 遺伝病治療研究所, 2 アンジェス株式会社 希少疾患研究所 3 東京慈恵会医科大学 総合医科学研究センター基盤研究施設 4 大阪市立大学大学院医学研究科 (2018)
  • 著者名/発表者名: DBS によるてんかん患者の神経セロイドリポフスチン症 （NCL） I, II 型ハイリスクスクリーニ ングおよび病態解析
  • 学会等名: 第６０回 日本先天代謝異常学会、岐阜、１１月８～１０、２０１8