運動ニューロンの恒常性維持に関わる分子機構の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26290018
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 秦野 伸二 東海大学, 医学部, 教授 (60281375)
• 研究分担者: 大友 麻子 東海大学, 医学部, 助教 (50535226)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 脳神経疾患 / 脳・神経 / 神経科学 / 遺伝子 / 蛋白質

研究実績の概要

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は、上位及び下位運動ニューロンの選択的変性を特徴とする進行性運動ニューロン疾患である。本研究は、複数のALS疾患発症要因の相互連関に関するこれまでの研究から見出された“p62シグナル系”を制御系候補として、p62が担う細胞内システム制御系の分子機構とその異常について解析し、最終的にALS発症に関わる運動ニューロン恒常性維持機構、及びその破綻の分子基盤を明らかにすることを目指すものである。平成28年度は、変異型SOD1-TG、p62-KO及びAls2-KOマウスの三重変異体マウスの解析から、変異SOD1-TGマウスにおいて、ALS2及びp62の機能喪失がいずれも疾患発症を加速させることを見出した。さらに、当該マウスモデルにおいてALS2とp62を同時に喪失させた場合には、各々の機能喪失効果が相加的に働き、疾患発症がさらに早まることを見出した。病理組織学的解析により、ALS2欠損が変異SOD1誘導性ユビキチン陽性凝集体及びp62凝集体の細胞外蓄積を加速させるのに対して、p62欠損はユビキチン陽性凝集体の運動ニューロン内での選択的蓄積及び細胞外蓄積の抑制をもたらすことも明らかとなった。すなわち、ALS2及びp62は共にオートファジー・エンドリソソーム系に関連するALS疾患責任遺伝子産物であるが、中枢神経組織内では両者は異なるメカニズムによりタンパク質分解を制御していることが明らかとなった。次に、個体でのp62過剰発現の効果、ならびに神経特異的なp62喪失の影響を解析するため、SOD1-TGとp62-TGマウスとの交配実験を開始した。その結果、予想とは異なり、p62過剰発現SOD1-TGマウスにおいては、逆に疾患症状を悪化させることが判明した。今後、p62過剰発現及び神経特異的p62欠損の影響については更なる分子病態解析を行う計画である。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Sichuan University(China)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Sichuan University
• [雑誌論文] Inositol hexakisphosphate kinase 2 is a pre-symptomatic biomarker for amyotrophic lateral sclerosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Moriya, Y., Nagata, E., Fujii, N., Satoh, T., Ogawa, H., Hadano, S., and Takizawa, S.
  • 雑誌名: Tokai J. Exp. Clin. Med. 巻: 42 ページ: 13-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutation screening of the CHCHD10 gene in Chinese patients with amyotrophic lateral sclerosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhou, Q. Q., Chen, Y. P., Wei, Q. -Q., Cao, B., Wu, Y., Zhao, B., Ou, R. W., Yang, J., Chen, X. P., Hadano, S., and Shang, H. -F.
  • 雑誌名: Mol. Neurobiol 巻: 印刷中 ページ: -
  • DOI: 10.1007/s12035-016-9888-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Functional links between SQSTM1 and ALS2 in the pathogenesis of ALS: cumulative impact on the protection against mutant SOD1-mediated motor dysfunction in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hadano, S., Mitsui, S., Pan, L., Otomo, A., Kubo, M., Sato, K., Ono, S., Onodera, W., Abe, K., Chen, X. P., Koike, M., Uchiyama, Y., Aoki, M., Warabi, E., Yamamoto, M., Ishii, T., Yanagawa, T., Shang, H. -F., and Yoshii, F.
  • 雑誌名: Hum. Mol. Genet. 巻: 25 ページ: 3321-3340
  • DOI: 10.1093/hmg/ddw180
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aberration of miRNAs expression in leukocytes from sporadic amyotrophic lateral sclerosis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Chen, Y. P., Wei, Q. Q., Chen, X. P., Li, C. Y., Cao, B., Ou, R. W., Hadano, S., and Shang, H. -F.
  • 雑誌名: Front. Mol. Neurosci. 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fnmol.2016.00069
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Dichotomous effect of systemic overexpression of SQSTM1 on disease onset and post-onset survival in SOD1H46R mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsui, S., Otomo, A., Nozaki, M., Ono, S., Sato, K., Shirakawa, R., Adachi, H., Aoki, M., Sobue, G., Shang, H. -F. and Hadano, S.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2017-07-20 – 2017-07-23
• [学会発表] The ALS2-interacting protein Rab30 is a possible regulator for vesicular trafficking between early endosome and the Golgi apparatus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Otomo, A., Matsui, K., Onodera, W., Sugiyama, J., Ishida, T., Sato, K., Mitsui, S., Shirakawa, R., Nozaki, M., Ono, S., Fukuda, M., and Hadano, S.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2017-07-20 – 2017-07-23
• [学会発表] 軸索輸送現象の定量評価に向けた開放型マイクロデバイスの開発および評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 横山奨，串田隆志，石田智之，大友麻子，秦野伸二，木村啓志
  • 学会等名: シンポジウム「細胞アッセイ技術の現状と将来」、細胞アッセイ研究会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所コンベンションホール（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2017-01-31 – 2017-01-31
• [学会発表] Alterations of oligomeric states and subcellular localization of ALS2 mutants underlie the pathogenesis of ALS2-linked motor neuron diseases. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Suzuki-Utsunomiya, K., Hiratsuka, Y., Mitsui, S., Ono, S., Otomo, A., and Hadano, S.
  • 学会等名: 27th International Symposium on ALS/MND
  • 発表場所: Dublin (Republic of Ireland)
  • 年月日: 2016-12-07 – 2016-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] Systemic overexpression of SQSTM1 accelerates age of disease onset and reduces survival in SOD1H46R mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsui, S., Otomo, A., Nozaki, M., Ono, S., Sato, K., Shirakawa, R., Adachi, H., Aoki, M., Sobue, G., Shang, H. -F., and Hadano, S.
  • 学会等名: 27th International Symposium on ALS/MND
  • 発表場所: Dublin (Republic of Ireland)
  • 年月日: 2016-12-07 – 2016-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of axonal transport in cultured neurons derived from an ALS mouse model by using the microfluidic cell culture system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Otomo, A., Araki, R., Ishida, T., Shirakawa, R., Mitsui, S., Ono, S., Sato, K., Yokoyama, S., Kimura, H., and Hadano, S.
  • 学会等名: 27th International Symposium on ALS/MND
  • 発表場所: Dublin (Republic of Ireland)
  • 年月日: 2016-12-07 – 2016-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] ALS患者由来SQSTM1/p62変異体の神経細胞における局在と機能の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白川涼平、濱祐太郎、大友麻子、Shang, H. -F.、秦野伸二
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] マイクロ流体デバイスを用いたALS疾患モデルの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石田智之、荒木良介、大友麻子、横山奨、串田隆志、杉山純也、秦野伸二、木村啓志
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] 新規ALS2結合候補分子Rab30の発現及び細胞内動態解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松井香奈、小野寺和歌奈、大友麻子、福田光則、秦野伸二
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] SQSTM1の全身性高発現は変異SOD1発現ALSマウスモデルの発症を早める (2016)
  • 著者名/発表者名: 三井駿、大友麻子、野崎昌久、小野鈴花、佐藤海、白川涼平、足立弘明、青木正志、祖父江元、Shang, H. -F.、秦野伸二
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] ALS2疾患原因変異体の高次構造および細胞内局在の変化はALS2関連運動ニューロン疾患の発症要因である (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤海、鈴木-宇都宮恭子、平塚結衣、三井駿、小野鈴花、大友麻子、秦野伸二
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] 神経変性疾患の発症機序解明に向けた新たな展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秦野伸二
  • 学会等名: 東海大学総合医学研究所第12回研修会
  • 発表場所: 東海大学医学部（神奈川県・伊勢原市）
  • 年月日: 2016-10-29 – 2016-10-29
• [学会発表] Development of novel device with high-throughout axonal transport quantification. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, S., Wada, J., Kushida, T., Araki, R., Ishida, T., Otomo, A., Hadano, S., and Kimura, H.
  • 学会等名: The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • 発表場所: Dublin (Republic of Ireland)
  • 年月日: 2016-10-09 – 2016-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] 明暗条件がマウスの行動に及ぼす影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 内藤佳津子、上條あけみ、岩尾佳代子、秦野伸二
  • 学会等名: 第50回日本実験動物技術者協会総会
  • 発表場所: ウェスタ川越（埼玉県・川越市）
  • 年月日: 2016-09-29 – 2016-10-01
• [学会発表] A novel teaching approach based on a DNA experiment lesson in high school biology laboratory class: Scientific inquiry by visualization of DNA sequence conservation and diversity and a developmental lesson to understand genetic diagnosis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Y., Otomo, A., Takahashi, K., Moriya, H., Ohnuki, Y., Izumi, S., Miyachi, H., and Hadano, S.
  • 学会等名: 2016 International Conference of East-Asian Association for Science Education (EASE2016 Tokyo)
  • 発表場所: 東京理科大学（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2016-08-26 – 2016-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] Loss of SQSTM1/p62 but not NFE2L2/Nrf2 exacerbates motor neuron degeneration in a mutant SOD1-expressing mouse ALS model. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hadano, S., Mitsui, S., Otomo, A., Sato, K., Ono, S., Chen, X. P., Aoki, M., Warabi, E., Yamamoto, M., Ishii, T., Yanagawa, T., Shang, H. -F., and Yoshii, F.
  • 学会等名: 15th Asian and Oceanian Congress of Neurology
  • 発表場所: Kuala Lumpur (Malaysia)
  • 年月日: 2016-08-19 – 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of axonal transport in cultured neurons from ALS model mouse by using the microfluidic cell culture system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Otomo, A., Araki, R., Yokoyama, S., Wada, J., Hadano, S., and Kimura, H.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会（Neuroscience2016）
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-22
• [学会発表] The novel ALS2-interacting small G protein Rab17 colocalizes with ALS2/Alsin in recycling endosomes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ono, S., Otomo, A., Fukuda, M., and Hadano, S.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会（Neuroscience2016）
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-22
• [学会発表] Molecular pathogenesis of ALS: Dysregulation of membrane trafficking and proteostasis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hadano, S.
  • 学会等名: Annual conference 2016: Movement Disorders and Motor Neuron Disease, Society of Neurology in Sichuan Province
  • 発表場所: Chengdu (China)
  • 年月日: 2016-06-25 – 2016-06-25
  • 国際学会 / 招待講演