異常タンパク分解系を標的とした運動ニューロン疾患治療薬の開発

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K06523
• 研究機関: 愛知医科大学
• 研究代表者: 藤内 玄規 愛知医科大学, 公私立大学の部局等, 助教 (00748353)
• 研究分担者: 勝野 雅央 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (50402566) ; 佐橋 健太郎 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (90710103)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 球脊髄性筋萎縮症 / 筋萎縮性側索硬化症 / SBMA / ALS

研究実績の概要

球脊髄性筋萎縮症（SBMA）、筋萎縮性側索硬化症（ALS）などの運動ニューロン疾患は致死的神経変性疾患である。これらの疾患では神経細胞の変性と異常なタンパク質の蓄積が見られ、SBMAにおいてはアンドロゲン受容体（AR）遺伝子内のCAGリピートの異常伸長による変異ARタンパク質の形成と神経細胞核内への蓄積が病因である。
本研究では異常タンパク質の分解系に関わる分子に着目し、その働きと疾患への関与を解析するため、変異AR遺伝子を導入したSBMAモデルを作成し、変異タンパク質と分解系に関わる分子との作用を解析する。さらに様々な長さのCAGリピートを持つAR遺伝子を導入したSBMA培養細胞モデルを作成し、ARタンパク質のポリグルタミン鎖の長さの違いによる病態への影響とタンパク質品質管理機構関連分子との相互作用の変化を解明する。
本年度は前年度までに作成した培養細胞モデルで見出した新たな治療候補化合物をSBMAモデルマウスに投与し、その効果を検討した。候補化合物の投与はマウスの表現型を改善し、マウス組織の解析では変異ARタンパク質の発現減少、タンパク質品質管理機構に関わる分子の賦活化を確認した。またALS患者の遺伝子解析により分解系に関わる分子の遺伝子変異と機能低下を確認し、病態形成に関わることが示唆されたため、ALSとSBMAの培養細胞モデルを用いて発現解析や機能解析を行ない運動ニューロン疾患に共通するメカニズムを探索した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度は前年度までに見出したタンパク質品質管理機構を強化する可能性のある候補化合物を異常伸長したCAGリピートを持つヒト全長AR遺伝子を発現するSBMAモデルマウスに投与し検証した。その結果、Rotarod法、体重変化、生存率のパラメーターで表現型の改善が見られた。マウス組織におけるウェスタンブロットによるタンパク質の発現解析においても変異ARタンパク質、タンパク質品質管理機構に関わる分子の薬剤投与による発現量の変化が見られた。またALS患者のエクソーム解析で見出したタンパク質品質管理機構に関わる分子の働きを培養細胞において解析するための導入遺伝子作成や標的遺伝子のノックダウン系を確立し目的遺伝子の発現変化による病態への影響をALSとSBMAの培養細胞モデルを用いて解析している。一方でSBMAの線虫モデルの樹立は遅れており、解析は来年度以降になる見込みである。

今後の研究の推進方策

来年度は本年度までに見出したタンパク質品質管理機構を強化する可能性のある候補化合物を引き続きSBMAモデルマウスを用いて解析し、候補化合物投与の治療効果の検証を進めるとともにALS患者のエクソーム解析で見出だした分子の運動ニューロン疾患における働きをALSとSBMAの培養細胞モデルを用いて解析し、候補化合物の効果も検討する。また変異ARのCAGリピート伸長と神経毒性の関連解析はSBMAモデル線虫を作成し検討する。SBMA培養細胞で見られたCAGリピート長による変異AR凝集体に含まれる分子の変化を線虫で再現することを目指すとともにモデル線虫での候補化合物の治療効果を解析する予定である。

次年度使用額が生じた理由

(理由)研究代表者の所属施設移動により実験環境の構築に時間を要し実験に遅れが生じたため。またコロナの影響で参加を予定していた会議がオンライン開催となり旅費が使用できなかったことと、実験機器の予期せぬ納期遅延で今年度の導入ができなかったため。
(使用計画)成果発表のための学会参加の旅費と今年度購入できなかった研究用資材に充当する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Mutation screening of the DNAJC7 gene in Japanese patients with sporadic amyotrophic lateral sclerosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Tohnai Genki、Nakamura Ryoichi、Atsuta Naoki、(他29名) Sobue Gen
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 113 ページ: 131～136
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2021.12.002
  • 査読あり
• [学会発表] Mutation screening of theDNAJC7 gene in Japanese patients with sporadic amyotrophic lateral sclerosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Genki Tohnai, Ryoichi Nakamura, Naoki Atsuta, Masahiro Nakatochi, Naoki Hayashi, Masahisa Katsuno, Yuishin Izumi, Akira Taniguchi, Nobutaka Hattori, Mitsuya Morita, Osamu Kano, Satoshi Kuwabara, Masaya Oda, Koji Abe, Kouichi Mizoguchi, Ryuji Kaji, Gen Sobue
  • 学会等名: PACTALS 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Frequency and characteristics of the TBK1 gene variants in Japanese patients with sporadic ALS (2021)
  • 著者名/発表者名: Genki Tohnai, Ryoichi Nakamura, Jun Sone, Masahiro Nakatochi, Daichi Yokoi, Masahisa Katsuno, Yuishin Izumi, Mitsuya Morita, Akira Taniguchi, Satoshi Kuwabara, Koji Abe, Kouichi Mizoguchi, Masahi Aoki, Nobutaka Hattori, Shoji Tsuji, Naoki Atsuta, Gen Sobue
  • 学会等名: PACTALS 2021
  • 国際学会