多系統蛋白質症－ALSにおける神経筋選択的な細胞変性メカニズムの解明

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07897
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 割田 仁 東北大学, 大学病院, 助教 (30400245)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 多系統蛋白質症 / RNA結合蛋白 / hnRNP / 筋萎縮性側索硬化症 / 運動ニューロン

研究実績の概要

多系統蛋白質症（multisystem proteinopathy: MSP）は筋萎縮性側索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis: ALS）／前頭側頭型認知症、封入体ミオパチー（inclusion body myopathy: IBM)、骨Paget病を単独もしくは2～3の組み合わせで呈する成人発症の優性遺伝性疾患である。国内外で疫学的側面は十分明らかになっていないが、診断バイオマーカーがない上に症状改善・進行抑制いずれの治療法もない症候群である。MSPと家族性ALSは一部原因遺伝子を共有することから、MSP-ALSは一連のスペクトラムをなす可能性があり、病態解明と治療法開発が強く求められている。
そこで本研究ではMSPおよびALSにおける細胞選択的な変性メカニズムを解明すべく、自験MSP3型原因遺伝子HNRNPA1のユニークな変異に注目し、MSP/ALS患者由来人工多能性（iPS）細胞から分化誘導した、種類の異なる細胞間でオミックス比較解析をおこない、細胞の種類によって脆弱性が異なる分子基盤を解明し、治療標的分子を探索する。
今年度は自らの既報（Neurol Genet, 2015）に新規診断2家系をくわえたMSP3型純粋IBMの合計4家系の発端者からiPS細胞を複数樹立し、ヒトMYOD発現ベクターを遺伝子導入して骨格筋細胞に分化誘導するプロトコル改良に取り組んだ。その結果、誘導効率の改善に成功し長期培養における生存率増加を得た。さらに、MSP1型原因遺伝子産物であるVCPの発現量と変異蛋白との相互作用に細胞種間で差異が生じることを見出した。

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

変異HNRNPA1遺伝子を有するMSP3型の新規診断家系を見出し、複数ラインのiPS細胞株に由来する細胞間での比較と再現性確認が向上した。また、運動ニューロン、および骨格筋細胞の分化誘導効率と生存率改善に成功し、これまでより長期培養が可能となって細胞表現型解析が容易となった。現在、非運動ニューロンの分化誘導、およびゲノム編集による対照iPS細胞株の作製プロトコルの改善にも着手している。これら細胞モデルで得られた知見を検証するためのALSラットモデル複数系統維持にも成功している。

今後の研究の推進方策

複数の疾患特異的iPS細胞株、そのゲノム編集正常化対照株、そして健康成人由来対照株の品質管理をおこないつつ、新規MSP家系の集積を継続する。得られたiPS細胞株から選択的変性におちいる細胞群と変性抵抗性の細胞群を分化誘導し、長期培養もしくは培養下ストレス負荷試験による分子細胞病理の比較解析をおこなう。その中で、hnRNPA1と相互作用するRNA種・タンパクを明らかにし、細胞変性メカニズムの解明と治療標的分子の発見をめざす。

次年度使用額が生じた理由

既存の消耗品・試薬で研究実施できた．本研究計画に則り2022年度経費のうち、物品費として使用する計画である．

研究成果

• [雑誌論文] MOG Antibody-Associated Disorders Following SARS-CoV-2 Vaccination: A Case Report and Literature Review (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Ohyama A, Kubota T, Ikeda K, Kaneko K, Takai Y, Warita H, Takahashi T, Misu T, Aoki M.
  • 雑誌名: Frontiers in Neurology 巻: 13 ページ: 845755
  • DOI: 10.3389/fneur.2022.845755
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-term outcomes after surgery to prevent aspiration for patients with amyotrophic lateral sclerosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Soga T, Suzuki N, Kato K, Kawamoto-Hirano A, Kawauchi Y, Izumi R, Toyoshima M, Mitsuzawa S, Shijo T, Ikeda K, Warita H, Katori Y, Aoki M, Kato M.
  • 雑誌名: BMC Neurology 巻: 22 ページ: 94
  • DOI: 10.1186/s12883-022-02619-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Malignant otitis externa presenting cerebral infarction from pseudoaneurysm: A case report and a review of the literature (2022)
  • 著者名/発表者名: Koshiba Y, Ikeda R, Suzuki J, Honkura Y, Funayama Y, Ikeda K, Warita H, Aoki M, Kawase T, Katori Y.
  • 雑誌名: Clinical Case Reports 巻: 10 ページ: e05276
  • DOI: 10.1002/ccr3.5276
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel deletion in the C-terminal region of HSPB8 in a family with rimmed vacuolar myopathy (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue-Shibui Aya、Niihori Tetsuya、Kobayashi Michio、Suzuki Naoki、Izumi Rumiko、Warita Hitoshi、Hara Kenju、Shirota Matsuyuki、Funayama Ryo、Nakayama Keiko、Nishino Ichizo、Aoki Masashi、Aoki Yoko
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 66 ページ: 965～972
  • DOI: 10.1038/s10038-021-00916-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced PHOX2B stability causes axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Funayama R, Shirota M, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Osana S, Nakagawa T, Nishiyama A, Izumi R, Kaneda S, Ikeuchi Y, Nakayama K, Fujii T, Warita H, Okano H, Aoki M.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 16 ページ: 1527～1541
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2021.04.021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Randomized phase 2 study of perampanel for sporadic amyotrophic lateral sclerosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Aizawa H, Kato H, Oba K, Kawahara T, Okubo Y, Saito T, Naito M, Urushitani M, Tamaoka A, Nakamagoe K, Ishii K, Kanda T, Katsuno M, Atsuta N, Maeda Y, Nagai M, Nishiyama K, Ishiura H, Toda T, Kawata A, Abe K, Yabe I, Takahashi-Iwata I, Sasaki H, Warita H, Aoki M, Sobue G, Mizusawa H, Matsuyama Y, Haga T, Kwak S.
  • 雑誌名: Journal of Neurology 巻: 269 ページ: 885～896
  • DOI: 10.1007/s00415-021-10670-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RNP顆粒生成・分解からみた多系統蛋白質症 (2021)
  • 著者名/発表者名: 割田仁, 池田謙輔, 青木正志
  • 雑誌名: 脳神経内科 巻: 95 ページ: 112～120
• [学会発表] Motor nerve organoid is useful tool to analyze axonal degeneration of ALS. (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki N, Kawada J, Akiyama T, Mitsuzawa S, Kato M, Warita H, Fujii T, Eggan K, Okano H, Aoki M.
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会（62st Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology）
• [学会発表] Axonal growth impairment in iPS-derived motor neurons with TARDBP mutations. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Funayama R, Mitsuhashi H, Nishiyama A, Ikeda K, Shijo T, Nakamura N, Ono Y, Ono R, Izumi R, Ohno A, Nakagawa T, Nakayama K, Warita H, Okano H, Aoki M.
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会（62st Annual Meeting of the Japanese Society of Neurology）
• [学会発表] Reduced PHOX2B stability causes axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Nishiyama A, Izumi R, Kato M, Warita H, Okano H, Aoki M.
  • 学会等名: PACTALS 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Reduced PHOX2B stability causes axonal growth impairment in motor neurons with ALS-linked TARDBP mutations. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Nishiyama A, Izumi R, Kaneda S, Ikeuchi Y, Nakayama K, Fujii T, Warita H, Okano H, Aoki M.
  • 学会等名: ISSCR 2021 Tokyo
  • 国際学会
• [学会発表] Axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations were mediated by PHOX2B downregulation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Funayama R, Shirota M, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Nishiyama A, Izumi R, Kaneda S, Ikeuchi Y, Nakayama K, Fujii T, Kato M, Warita H, Okano H, Aoki M.
  • 学会等名: 32th International Symposium on ALS/MND
  • 国際学会
• [備考] 東北大学神経内科
  • URL: http://www.neurol.med.tohoku.ac.jp/index.html
• [備考] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/warita_2012
• [備考] ResearchGate
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Hitoshi-Warita
• [備考] ORCiD
  • URL: https://orcid.org/0000-0001-7934-3863