脊髄小脳失調症42型疾患修飾治療開発と光遺伝学的手法を用いた病態基盤の解明

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K07298
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 土井 宏 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (10326035)
• 研究分担者: 竹内 英之 横浜市立大学, 医学研究科, 客員教授 (30362213) ; 田中 章景 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (30378012) ; 石川 太郎 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (50547916) ; 國井 美紗子 横浜市立大学, 医学研究科, 客員講師 (80725200)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: CACNA1G / 脊髄小脳変性症 / 光遺伝学

研究実績の概要

申請者らは研究対象としてきた常染色体優性脊髄小脳失調症（SCA）大家系において、新型DNAシーケンサーを用いて低電位活性化型のT型電位依存性カルシウムチャネル（VGCC）の一種であるCaV3.1をコードするCACNA1Gのミスセンスバリアント、p.Arg1715His（R1715H） を同定した。単一アミノ酸のミスセンスバリアントであるR1715Hにより実際に神経変性が惹起されるかは不明であり、申請者らはその証明には動物モデルの作成が必須であると考え、R1715Hと同等のR1723HバリアントをCRISPR/Cas9を用いたゲノム編集により導入したノックインマウス（Cacna1g_R1723H_KIマウス）を作成した。これまでに申請者らは構造モデリング、ヒト病理検体解析、培養細胞実験を継続するとともにCacna1g_R1723H_KIマウスの多面的解析を行い、このバリアントによるタンパク質凝集性には変化がないこと、行動解析において患者と同様の緩徐進行性の失調症状を示すこと、プルキンエ細胞（PC）の進行性変性を呈すること、PCおよび下オリーブ核神経細胞がカルシウム電流異常を含む電気生理学的異常を呈することを示し、SCA42の表現型を良好に再現するモデルを確立してきた。本研究ではCacna1g_R1723H_KIマウスにT
型VGCC修飾薬の投与を行い、その効果を表現型解析、病理学的解析、RNA発現解析など多面的に検証することにより、新たな疾患修飾治療法を開発し疾患克服への道筋をつけること、また光遺伝学的手法を用いて神経変性の病態基盤をin vivoのレベルで解明することを目的としている。これまでに発症前からの投与により表現型解析、病理学的解析においてT型VGCC修飾薬の効果を認めており、昨年度は発症早期投与の効果を検証した。

研究成果

• [雑誌論文] RNA Foci in Two bi‐Allelic RFC1 Expansion Carriers (2023)
  • 著者名/発表者名: Wada Taishi、Doi Hiroshi, et al.
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: 95 ページ: 607～613
  • DOI: 10.1002/ana.26848
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateral olfactory tract usher substance (LOTUS), an endogenous Nogo receptor antagonist, ameliorates disease progression in amyotrophic lateral sclerosis model mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Takuya、Takahashi Keita、Higashi Minatsu、Komiya Hiroyasu、Asano Tetsuya、Ogasawara Akihiro、Kubota Shun、Hashiguchi Shunta、Kunii Misako、Tanaka Kenichi、Tada Mikiko、Doi Hiroshi、Takeuchi Hideyuki、Takei Kohtaro、Tanaka Fumiaki
  • 雑誌名: Cell Death Discovery 巻: 9 ページ: 454
  • DOI: 10.1038/s41420-023-01758-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-read sequencing revealing intragenic deletions in exome-negative spastic paraplegias (2023)
  • 著者名/発表者名: Fukuda Hiromi、Mizuguchi Takeshi、Doi Hiroshi、Kameyama Shinichi、Kunii Misako、Joki Hideto、Takahashi Tatsuya、Komiya Hiroyasu、Sasaki Mei、Miyaji Yosuke、Ohori Sachiko、Koshimizu Eriko、Uchiyama Yuri、Tsuchida Naomi、Fujita Atsushi、Hamanaka Kohei、Misawa Kazuharu、Miyatake Satoko、Tanaka Fumiaki、Matsumoto Naomichi
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 68 ページ: 689～697
  • DOI: 10.1038/s10038-023-01170-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association of biallelic RFC1 expansion with early‐onset Parkinson's disease (2023)
  • 著者名/発表者名: Ylikotila Pauli、Sipila Jussi、Alapirtti Tiina、Ahmasalo Riitta、Koshimizu Eriko、Miyatake Satoko、Hurme‐Niiranen Anri、Siitonen Ari、Doi Hiroshi、Tanaka Fumiaki、Matsumoto Naomichi、Majamaa Kari、Kytovuori Laura
  • 雑誌名: European Journal of Neurology 巻: 30 ページ: 1256～1261
  • DOI: 10.1111/ene.15717
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Reduced likelihood of the Poggendorff illusion in cerebellar strokes: a clinical and neuroimaging study (2023)
  • 著者名/発表者名: Higashiyama Yuichi、Kuroki Miho、Kudo Yosuke、Hamada Tomoya、Morihara Keisuke、Saito Asami、Miyaji Yosuke、Kimura Katsuo、Joki Hideto、Kishida Hitaru、Doi Hiroshi、Ueda Naohisa、Takeuchi Hideyuki、Johkura Ken、Tanaka Fumiaki
  • 雑誌名: Brain Communications 巻: 5 ページ: fcad053
  • DOI: 10.1093/braincomms/fcad053
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cerebellar ataxia with neuropathy and vestibular areflexia syndrome (CANVAS) (2023)
  • 著者名/発表者名: 土井宏、田中章景
  • 雑誌名: 脳神経内科 巻: 99 ページ: 518~526
• [学会発表] Analysis of genetic background of adult leukoencephalopathies. (2023)
  • 著者名/発表者名: 土井宏, 大久保正紀, 深井綾子, 國井美紗子, 和田大司, 岸田日帯, 工藤洋祐, 山口滋紀, 高橋慶太, 多田美紀子, 宮武聡子, 伊藤泰広, 上田直久, 児矢野繁, 竹内英之, 松本直通, 田中章景
  • 学会等名: 第64回日本神経学会学術大会
• [学会発表] Pathological evaluations of patients of CANVAS with biallelic expansion of AAGGG and ACAGG repeats. (2023)
  • 著者名/発表者名: 和田大司, 土井宏, 大久保正紀, 多田美紀子, 上田直久, 冨永和奏, 小池春樹, 細田航平, 中村治子, 高橋慶太, 國井美紗子, 宮地洋輔, 東山雄一, 宮武聡子, 勝野雅央, 藤井誠志, 松本直通, 竹内英之, 田中章景
  • 学会等名: 第64回日本神経学会学術大会