シングルセル解析による球脊髄性筋萎縮症の早期病態解明と治療法開発

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K20686
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 飯田 円 名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (40815437)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2023-03-31
• キーワード: 球脊髄性筋萎縮症 / シングルセル解析 / オリゴデンドロサイト / 超早期病態

研究実績の概要

球脊髄性筋萎縮症(SBMA)はアンドロゲン受容体(AR)のCAGリピート伸長により、成人男性のみに発症する進行性の遺伝性神経筋疾患である。本研究課題では、シングルセル解析を用いてSBMAマウスモデル(AR- 97Q)の脊髄における1細胞ごとの遺伝子発現情報を発症前から経時的(3、6、9、13週齢)に取得し、SBMAの早期病態解明と治療開発を目指した。
10×Genomics社のキットを用いてシングルセルRNA-seqを行った。合計約70,000個の核のデータを取得し、Quality Controlの後、クラスタリング、発現変動遺伝子抽出、細胞種の同定を行った。野生型マウスとSBMAマウスモデルでシングルセルRNA-seqの結果を比較すると、3週齢から特にオリゴデンドロサイトでの変化が大きいことが明らかとなった。各週齢での各細胞種のサブクラスタリングを行い、GO解析とKEGGパスウェイ解析を行った。オリゴデンドロサイト、アストロサイト、ミクログリアでは、SBMAマウスモデルに特徴的なサブクラスターにおいて3週齢からシナプスやチャネル活性に関連する遺伝子の上昇をみとめた。それらの遺伝子は6週齢と9週齢においてもSBMAマウスモデルで上昇し、進行期の13週齢で低下していた。一方ニューロンではSBMAマウスモデルと野生型マウスの差は小さかった。
シングルセル解析での結果を検証すべく、Oli-neu Mouse Oligodendroglial Precursor Cell LineにレンチウイルスでAR-19QもしくはAR-97Qを導入しSBMAオリゴデンドロサイトモデルを作成し、RNA-seqを行った。AR-97Q細胞モデルではAR-19Q細胞モデルと比較してシナプスに関連する遺伝子が上昇しており、シングルセル解析でSBMA初期のオリゴデンドロサイトで見られた変化と合致していた。

研究成果

• [雑誌論文] Dysregulation of Aldh1a2 underlies motor neuron degeneration in spinal muscular atrophy (2023)
  • 著者名/発表者名: Kataoka Mayumi、Sahashi Kentaro、Tsujikawa Koyo、Takeda Jun-ichi、Hirunagi Tomoki、Iida Madoka、Katsunoa Masahisa
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.neures.2023.04.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical implication of denervation in sporadic inclusion body myositis (2022)
  • 著者名/発表者名: Noda Seiya、Murakami Ayuka、Kazuta Tomoyuki、Hirano Satoko、Kimura Seigo、Nakanishi Hirotaka、Matsuo Koji、Tsujikawa Koyo、Yamada Shinichiro、Iida Madoka、Koike Haruki、Kuru Satoshi、Katsuno Masahisa
  • 雑誌名: Journal of the Neurological Sciences 巻: 439 ページ: 120317～120317
  • DOI: 10.1016/j.jns.2022.120317
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Label-free morphological sub-population cytometry for sensitive phenotypic screening of heterogenous neural disease model cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Imai Yuta、Iida Madoka、Kanie Kei、Katsuno Masahisa、Kato Ryuji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 9296
  • DOI: 10.1038/s41598-022-12250-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mid1 is associated with androgen-dependent axonal vulnerability of motor neurons in spinal and bulbar muscular atrophy (2022)
  • 著者名/発表者名: Ogura Yosuke、Sahashi Kentaro、Hirunagi Tomoki、Iida Madoka、Miyata Takaki、Katsuno Masahisa
  • 雑誌名: Cell Death & Disease 巻: 13 ページ: 601
  • DOI: 10.1038/s41419-022-05001-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolome and transcriptome analysis on muscle of sporadic inclusion body myositis (2022)
  • 著者名/発表者名: Murakami Ayuka、Noda Seiya、Kazuta Tomoyuki、Hirano Satoko、Kimura Seigo、Nakanishi Hirotaka、Matsuo Koji、Tsujikawa Koyo、Iida Madoka、Koike Haruki、Sakamoto Kazuma、Hara Yuichiro、Kuru Satoshi、Kadomatsu Kenji、Shimamura Teppei、Ogi Tomoo、Katsuno Masahisa
  • 雑誌名: Annals of Clinical and Translational Neurology 巻: 9 ページ: 1602～1615
  • DOI: 10.1002/acn3.51657
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Single cell analysis reveals oligodendrocyte heterogeneity in spinal and bulbar muscular atrophy (2023)
  • 著者名/発表者名: Madoka Iida
  • 学会等名: 第64回日本神経学会学術大会
• [学会発表] Single cell analysis reveals oligodendrocyte heterogeneity in spinal and bulbar muscular atrophy (2023)
  • 著者名/発表者名: Madoka Iida
  • 学会等名: CAG Triplet Repeat Disorders Gordon Research Conference
  • 国際学会