中枢神経症状を伴うリソソーム病における神経変性メカニズムの解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25460389
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 辻 大輔 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部, 助教 (00423400)
• 研究分担者: 伊藤 孝司 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部, 教授 (00184656)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: リソソーム / オートファジー / 糖脂質 / リソソーム病 / iPS細胞

研究実績の概要

リソソーム病では、過剰蓄積が起こったリソソームから何らかの異常シグナルが細胞内に伝達され、神経変性を含む脳内環境の破綻が起こり、その結果として神経機能の異常を起こしていると考えられる。しかしながら、疾患における神経機能と生体内基質蓄積との関係に関する研究は殆ど行われていないのが現状であり、神経機能異常メカニズムは依然として不明である。中枢神経症状を伴う代表的なリソソーム病であるGM2ガングリオシドーシスは、リソソーム酵素であるβ-ヘキソサミニダーゼ（Hex）の欠損に基づき、糖脂質であるGM2ガングリオシド（GM2）が過剰に蓄積して発症する常染色体劣性遺伝病である。
本研究では、GM2ガングリオシドーシスモデルマウス及び樹立した神経系細胞を用いて、各細胞間の恒常性維持及び破綻機構を解明し、さらに正常酵素の補充による効果を、蛍光プローブを用いてイメージング解析を行い、正常化したグリア‐神経の脳内環境と機能回復との関係を明らかにし、最終的に患者由来iPS細胞から分化させた各神経系細胞で再現を試みることを目的とした。
GM2ガングリオシドーシスモデルにおける細胞内異常シグナル鍵因子の特定を行った結果、脳に置いてリソソーム生合成を制御している転写因子であるTranscription factor EB (TFEB)が増大しており、核移行を起こしていることが明らかになった。またLC3の増大が観察され、オートファジーが亢進していることが示唆された。さらにGM2ガングリオシドーシス患者由来iPS細胞から神経細胞への分化誘導を行い、PI3Kシグナル異常が細胞死の原因となっていることを明らかにした。これらの成果は、GM2ガングリオシドーシスをはじめとする糖脂質が蓄積するリソソーム病に対する治療標的となりうる。

研究成果

• [国際共同研究] TIGEM(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: TIGEM
• [雑誌論文] Protease-resistant modified human β-hexosaminidase B ameliorates symptoms in GM2 gangliosidosis model. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitakaze K, Mizutani Y, Sugiyama E, Tasaki C, Tsuji D, Maita N, Hirokawa T, Asanuma D, Kamiya M, Sato K, Setou M, Urano Y, Togawa T, Otaka A, Sakuraba H, Itoh K
  • 雑誌名: J Clin Invest 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1172/JCI85300
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement by Uridine Diphosphate of Macrophage Inflammatory Protein-1 Alpha Production in Microglia Derived from Sandhoff Disease Model Mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawashita E, Tsuji D, Kanno Y, Tsuchida K, Itoh K
  • 雑誌名: JIMD Rep 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective impairment of myeloma cells and their progenitors by blockade of monocarboxylate transportation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hanson DJ, Nakamura S, Amachi R, Hiasa M, Oda A, Tsuji D, Itoh K, Harada T, Horikawa K, Teramachi J, Miki H, Matsumoto T, Abe M.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 6 ページ: 33568-33586
  • DOI: 10.18632/oncotarget.5598
  • 査読あり
• [雑誌論文] The total chemical synthesis of the monoglycosylated GM2 ganglioside activator using a novel cysteine surrogate. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Kitakaze K, Nakamura T, Naruse N, Aihara K, Shigenaga A, Inokuma T, Tsuji D, Itoh K, Otaka A
  • 雑誌名: Chem Commun (Camb) 巻: 51 ページ: 9946-9948
  • DOI: 10.1039/c5cc02967h
  • 査読あり
• [学会発表] GM2 ガングリオシドーシス病患者由来iPS 細胞を用いた神経系病態モデルの構築及び病態シグナル解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻 大輔, 山口 沙恵香, 本窪田 絢加, 水谷 安通, 伊藤 孝司
  • 学会等名: 日本薬学会第136年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県 横浜市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-29
• [学会発表] リソソーム病におけるオートリソソームの形成異常 (2016)
  • 著者名/発表者名: 本窪田 絢加, 辻 大輔, 山口 沙恵香, 水谷 安通, 伊藤 孝司
  • 学会等名: 日本薬学会第136年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県 横浜市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-29
• [学会発表] 神経症状を呈するリソソーム病モデルマウスにおけるオートファジーに関連した病態解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 水谷 安通, 辻 大輔, 山口 沙恵香, 本窪田 絢加, SPAMPANATO Carmine, BALLABIO Andrea, 伊藤 孝司
  • 学会等名: 日本薬学会第136年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県 横浜市）
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-29
• [学会発表] リソソーム病におけるリソソーム制御因子TFEBの発現・局在解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻 大輔, 水谷 安通, 伊藤 孝司
  • 学会等名: BMB2015 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県 神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] Tay-Sachs病患者由来iPS細胞を用いた中枢神経モデルの構築及び病態解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口 沙恵香, 辻 大輔, 難波 健多郎, 伊藤 孝司
  • 学会等名: BMB2015 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県 神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] リソソーム病におけるオートリソソームの形成異常 (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻 大輔, 本窪田 絢加, 北風 圭介, 山口 沙恵香, 田崎 智佳子, 伊藤 孝司
  • 学会等名: BMB2015 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県 神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] リソソーム病モデルマウスにおけるオートファジーシグナル解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 水谷 安通, 辻 大輔, 山口 沙恵香, 伊藤 孝司
  • 学会等名: BMB2015 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県 神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [備考] 徳島大学大学院医歯薬学研究部・創薬生命工学分野
  • URL: http://www.tokushima-u.ac.jp/ph/faculty/labo/btc/