レヴイ小体構成蛋白α-シヌクレインの伝播・凝集機序解明と疾患修飾療法の基盤づくり

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H04820
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 服部 信孝 順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (80218510)
• 研究分担者: 斉木 臣二 順天堂大学, 医学部, 客員教授 (00339996) ; 鈴木 佑典 日本大学, 理工学部, 准教授 (20586755) ; 井本 正哉 順天堂大学, 大学院医学研究科, 特任教授 (60213253) ; 波田野 琢 順天堂大学, 大学院医学研究科, 准教授 (60338390) ; 谷口 大祐 順天堂大学, 医学部, 助手 (70908946)
• 研究期間 (年度): 2021-04-05 – 2024-03-31
• キーワード: パーキンソン病（PD） / α-Synuclein（αS） / レヴィ小体 / 多系統萎縮（MSA） / バイオマーカー

研究実績の概要

a) 脂質異常と凝集体形成：脂質代謝異常モデルであるPLA2G6ショウジョウバエモデルを使って凝集抑制効果のある化合物シーズを選別した。また、PLA2G6変異患者の赤血球膜の脂質組成を分析し、患者赤血球膜の脂質組成分析を行い、正常者との比較で違いを見出している。これら情報をベースにターゲットとなる脂質パスウェイの同定を計画し、正常対照群(Cont)、PD患者、アルツハイマー型認知症(AD)、および多系統萎縮症(MSD)患者由来の帯状回、後頭葉、小脳の脳組織切片上の質量分析イメージング法(MSI)による脂質組成解析を計画した。外部委託していたヒト脳凍結組織切片の作製および納品が遅れ、当初計画していた解析を進めることができなかった。一方、技術的改善を進めて、脂質の中でも、グリセロ脂肪酸エステル類のイオン化効率は低いことから、良好なMSI解析画像を得ることが困難であり、この問題を解決するため、1,2-ジクロロエタン洗浄を行った薄層クロマトグラフィー(TLC)上にて分離した後、TLC-MSI解析を行うことによって、バックグラウンドを抑制し、グリセロ脂肪酸エステル類由来の鮮明なTLC-MSI画像が得られることに成功した。b) リソソームネットワーク異常と凝集体形成：Pro-cathepsin-PSAP-Progranulinリソソームネットワークの解析をPSAP変異患者由来iPSで検討した。その結果、GM1の減少、GD3の上昇を見出しており、トランスゴルジネットワークの異常を見出している。新しいゴルジストレスの概念を提案した。
2) レヴィ小体の主要構成成分であるαSの伝播様式とαSをターゲットとしたPD、およびMSA特異的バイオマーカーの同定：既にPDとMSAのαSシードのstrainの違いを見出した。
3)　研究成果に基づく疾患修飾療法の基盤の確立：血中αSシード除去を目的として血漿交換療法の確立を目指す医師主導探索研究をスタートさせた。既存のカラムを使って血中からの除去効果を検討し、除去されることを確認出来た。

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

既に成果は上がっており、血液マーカーに関しては順調にストレインの違いなど新知見を得ている。遺伝性PDに焦点を当てた課題についてもiPSの樹立も済んでおり、またCRIPR/Cas9を使いisogenicなiPSも確立出来ており、進捗状況は順調と言える。

今後の研究の推進方策

1-a) 組織上の脂質解析に関しては2021年度に進められなかったMSIによる各疾患患者由来の帯状回、後頭葉、小脳の凍結組織切片の脂質組成解析を2022年度に行う。1-b) PSAP変異由来ドパミン神経細胞での解析でゴルジストレスの関与が明らかになったので、この系を用いてシードスクリーニングシステムを構築するためPSAPノックインマウスの解析でホモ接合体はTHニューロンとプルキンエ細胞の脱落が観察されるのに対し、ヘテロ接合体ではTHニューロンの脱落のみ観察された。この現象にはGene dosage　effectが認められており、one alleleに変異があればTHニューロンが障害が惹起させることは明らかであり、alleleの数による違いを見出すためscRNA-seqをTHとプルキンエ細胞で計画する。
2)血液バイオマーカーとして異常シヌクレインシードを、免疫沈降を応用させたRT-QuICで同定することに成功し、臨床応用可能となった。
今後は簡便に鑑別可能なシステムの構築を目指す。またJ-PPMIのコホートに対し、髄液と血清とで解析して、嗅覚低下の有無など画像検査のパラメーターなどとの関連性を確認する。また、現時点では検査結果を得るのに120時間を必要としており、特異度を維持したままで感度を上げる方法の改良を行う。3)シヌクレイノパチーの疾患修飾療法の開発に向けて症例数を9例まで増やして臨床症状の経時的フォローを観察する。

研究成果

• [雑誌論文] PLA2G6 variants associated with the number of affected alleles in Parkinson’s disease in Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Daida K, Nishioka K, Li Y, Yoshino H, Shimada T, Dougu N, Nakatsuji Y, Ohara S, Hashimoto T, Okiyama R, Yokochi F, Suzuki C, Tomiyama M, Kimura K, Ueda N, Tanaka F, Yamada H, Fujioka S, Tsuboi Y, Uozumi T, Takei T, Matsuzaki S, Shibasaki M, Funayama M, Hattori N, et al.
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 97 ページ: 147.e1～147.e9
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2020.07.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Editorial: Celebrating the Diversity of Genetic Research to Dissect the Pathogenesis of Parkinson's Disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Farrer Matthew J.、Bardien Soraya、Hattori Nobutaka、Lesage Suzanne、Ross Owen A.、Mellick George D.、Kruger Rejko
  • 雑誌名: Frontiers in Neurology 巻: 12 ページ: 648417
  • DOI: 10.3389/fneur.2021.648417
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The identified clinical features of Parkinson's disease in homo-, heterozygous and digenic variants of PINK1 (2021)
  • 著者名/発表者名: Hayashida A, Li Y, Yoshino H, Daida K, Ikeda A, Ogaki K, Fuse A, Mori A, Takanashi M, Nakahara T, Yoritaka A, Tomizawa Y, Furukawa Y, Kanai K, Nakayama Y, Ito H, Ogino M, Hattori Y, Hattori T, Ichinose Y, Takiyama Y, Saito T, Kimura T, Aizawa H, Mizuno Y, Kashihara K, Funayama M, Nishioka K, Hattori N, et al.
  • 雑誌名: Neurobiology of Aging 巻: 97 ページ: 146.e1～146.e13
  • DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2020.06.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical manifestations of Parkinson's disease harboring VPS35 retromer complex component p.D620N with long-term follow-up (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro Mayu、Li Yuanzhe、Yoshino Hiroyo、Daida Kensuke、Ishiguro Yuta、Oyama Genko、Saiki Shinji、Funayama Manabu、Hattori Nobutaka、Nishioka Kenya
  • 雑誌名: Parkinsonism & Related Disorders 巻: 84 ページ: 139～143
  • DOI: 10.1016/j.parkreldis.2021.02.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-invasive diagnostic tool for Parkinson’s disease by sebum RNA profile with machine learning (2021)
  • 著者名/発表者名: Uehara Yuya、Ueno Shin-Ichi、Amano-Takeshige Haruka、Suzuki Shuji、Imamichi Yoko、Fujimaki Motoki、Ota Noriyasu、Murase Takatoshi、Inoue Takayoshi、Saiki Shinji、Hattori Nobutaka
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 18550
  • DOI: 10.1038/s41598-021-98423-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Measurement of GCase Activity in Cultured Cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Shojima Yuri、Ogata Jun、Tsunemi Taiji、Imai Yuzuru、Hattori Nobutaka
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 2322 ページ: 47～52
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-1495-2_5
  • 査読あり
• [雑誌論文] TLC-based MS Imaging Analysis of Glycosphingolipids and Glycerin Fatty Acid Esters after 1,2-Dichloroethane Washing (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Shoko、Hasegawa Takuma、Hiraoka Marina、Hayashi Aki、Suzuki Yusuke
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 37 ページ: 1491～1495
  • DOI: 10.2116/analsci.21C009
  • 査読あり
• [学会発表] 脂質代謝異常とαシヌクレイン凝集（シンポジウム） (2021)
  • 著者名/発表者名: 王子 悠、波田野 琢、上野真一、舩山 学、石川景一、奥住文美、野田幸子、佐藤栄人、李 元哲、日野知子[高井]、角田宗一郎、常深泰司、吉野浩代、西岡健弥、内山安男、赤松和土、Wu Yih-Ru、松田純子、服部信孝
  • 学会等名: 第14回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
• [学会発表] Therapeutics and treatments targeting mitochondria in PD (2021)
  • 著者名/発表者名: Hattori N
  • 学会等名: 5th Taiwan International Congress of Parkinson's Disease and Movement Disorders (The 5th TIC-PDMD), Jan 16-18, 2021, Taipei
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] バイオマーカー、パーキンソン病の血液成分におけるオミックス解析について（教育講演） (2021)
  • 著者名/発表者名: 斉木臣二
  • 学会等名: 第14回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
• [学会発表] Altered exosome levels affect alpha synuclein accumulation and propagation in brains、口演 (2021)
  • 著者名/発表者名: 常深泰司、石黒雄太、鎧坂朝子、服部信孝
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会、2021年5月21日、国立京都国際会館、京都
• [学会発表] 脂質代謝異常とαシヌクレイン凝集Selective vulnerability of alpha-synuclein-related neurodegeneration -beyond proteinopathy and propagation、シンポジウム (2021)
  • 著者名/発表者名: 波田野 琢、王子 悠、森 聡生、服部信孝
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会、2021年5月19日、国立京都国際会館、京都
• [学会発表] Structure and propagation of aggregated proteins、Neuroscience Frontier Symposium、シンポジウム (2021)
  • 著者名/発表者名: 奥住文美、波田野 琢、貫名信行、服部信孝
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会、2021年5月21日、国立京都国際会館、京都
• [図書] 順天堂大脳神経内科ではこうしている 最新 パーキンソン病診療【電子版付】 (2021)
  • 著者名/発表者名: 服部信孝
  • 総ページ数: 224
  • 出版者: 日本医事新報社
  • ISBN: 978-4-7849-4950-2