パーキンソン病患者iPS細胞由来ニューロンを用いた新たなマウスモデルの創出

2017 年度 実績報告書

• 研究領域: 脳タンパク質老化と認知症制御
• 研究課題/領域番号: 17H05700
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 望月 秀樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (90230044)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: パーキンソン病 / iPS細胞 / α-シヌクレイン

研究実績の概要

我々はパーキンソン病（PD）の解明の為に、ヒトPD患者由来の異常折りたたみαシヌクレイン蛋白質をマウスに投与することで、よりヒトに近いPDの病態再現及び解明を目指す。平成29年度は、我々はαシヌクレインのduplicationであるPARK4患者由来iPS細胞を取得し、ドパミン神経細胞へと分化誘導する事で患者由来の病的なドパミン神経細胞の作成を行った。分化誘導時の培養方法に関しても検討を行い振盪培養法でαシヌクレインの発現が増加することを見出した。また、生化学的解析にてコントロール細胞と比してPARK4患者由来ドパミン神経細胞はαシヌクレインの発現増強を確認した。それらPARK4患者由来ドパミン神経細胞のマウス黒質への移植実験を行い、移植細胞の生着を確認した。
更にPD患者由来の異常折りたたみαシヌクレイン蛋白質を取得する新たなアプローチとして、RT-Quic法を用いてPD患者由来のαシヌクレイン凝集体の増幅を試みた。PD患者由来の髄液をサンプルとして大腸菌由来の組み換えαシヌクレインと反応させることでPD患者由来αシヌクレイン凝集体の増幅に成功した。
また、異常折りたたみαシヌクレイン蛋白質の伝搬機構に関する解析に関してはSH-SY5Y細胞にαシヌクレイン凝集体を導入後にグリア細胞由来のKG1C細胞の共培養を行った。本来αシヌクレインを発現していないKG1C細胞内にαシヌクレインの存在を免疫染色法で確認した。これらの結果よりneuron to gliaでのαシヌクレイン凝集体伝播の可能性が見出された。

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

平成29年度は、我々はαシヌクレインのduplicationであるPARK4患者由来iPS細胞を取得し、ドパミン神経細胞へと分化誘導する事で患者由来の病的なドパミン神経細胞の作成を行った。平成29年度は、我々はαシヌクレインのduplicationであるPARK4患者由来iPS細胞を取得し、ドパミン神経細胞へと分化誘導する事で患者由来の病的なドパミン神経細胞の作成を行った。分化誘導時の培養方法に関して検討を行い振盪培養法でαシヌクレインの発現が増加することを見出したまた、予備実験としてコントロールiPS細胞から分化誘導させたドパミン神経細胞の移植実験を行い、その実験手技に関する条件検討および手技の確立を行った。PARK4患者由来iPS細胞由来ドパミン神経細胞へマウス黒質への移植実験を行い、移植細胞の生着を確認した。更に新たなアプローチとして、RT-Quic法を用いてPD患者由来のαシヌクレイン凝集体の増幅を試みた。PD患者由来の髄液をサンプルとしてPD患者由来αシヌクレイン凝集体の増幅に成功した。また、SH-SY5Y細胞にαシヌクレイン凝集体を導入後にグリア細胞由来のKG1C細胞の共培養を行った。本来αシヌクレインを発現していないKG1C細胞内にαシヌクレインの存在を免疫染色法で確認した。これらの結果よりneuron to gliaでのαシヌクレイン凝集体伝播の可能性が見出された。この様に平成29年度の進捗状況は順調であると考える。

今後の研究の推進方策

PARK4患者由来iPS細胞由来ドパミン神経細胞に関してはin vitroでの解析を行い、αシヌクレインの細胞内での状態の免疫染色および生化学的解析を行い評価する。PARK4患者由来iPS細胞由来ドパミン神経細胞へマウス黒質への移植実験に関しては行動解析と病理解析を行い、αシヌクレインの伝播について確認する。
RT-Quic法を用いてPD患者由来のαシヌクレイン凝集体の増幅に関しては今後再現性を確認し蛋白科学的に増幅された凝集体の解析を行う。SH-SY5Y細胞とKG1C細胞の共培養によるneuron to gliaでのαシヌクレイン凝集体伝播に関してはその伝搬の分子機序の解析を試みる。

研究成果

• [雑誌論文] Quantifying changes in nigrosomes using quantitative susceptibility mapping and neuromelanin imaging for the diagnosis of early-stage Parkinson's disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H, Watanabe Y, Tanaka H, Mihara M, Mochizuki H, Liu T, Wang Y, Tomiyama N
  • 雑誌名: The British Journal of Radiology 巻: 2 ページ: 20180037
  • DOI: 10.1259/bjr.20180037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Knockdown of the mitochondria-localized protein p13 protects against experimental parkinsonism. (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue N, Ogura S, Kasai A, Nakazawa T, Ikeda K, Higashi S, Isotani A, Baba K, Mochizuki H, Fujimura H, Ago Y, Hayata-Takano A, Seiriki K, Shintani Y, Shintani N, Hashimoto H.
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 19 ページ: e44860
  • DOI: 10.15252/embr.201744860
  • 査読あり
• [雑誌論文] New 5-Aryl-Substituted 2-Aminobenzamide-Type HDAC Inhibitors with a Diketopiperazine Group and Their Ameliorating Effects on Ischemia-Induced Neuronal Cell Death. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirata Y, Sasaki T, Kanki H, Choong CJ, Nishiyama K, Kubo G, Hotei A, Taniguchi M, Mochizuki H, Uesato S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 1400
  • DOI: 10.1038/s41598-018-19664-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence that glial cells attenuate G47R transthyretin accumulation in the central nervous system. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sumi-Akamaru H, Eto M, Yamauchi A, Uehara T, Kakuda K, Obayashi K, Kato S, Naka T, Mochizuki H.
  • 雑誌名: Neuropathology 巻: 38 ページ: 11-21
  • DOI: 10.1111/neup.12412
  • 査読あり
• [雑誌論文] A three-dimensional single-cell-resolution whole-brain atlas using CUBIC-X expansion microscopy and tissue clearing (2017)
  • 著者名/発表者名: Murakami TC, Mano T, Saikawa S, Horiguchi SA, Shigeta D, Baba K, Sekiya H, Shimizu Y, Tanaka KF, Kiyonari H, Iino M, Mochizuki H, Tainaka K, Ueda HR.
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 21 ページ: 625-637
  • DOI: 10.1038/s41593-018-0109-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neurofeedback-induced facilitation of the supplementary motor area affects postural stability. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto H, Mihara M, Hattori N, Hatakenaka M, Yagura H, Kawano T, Miyai I, Mochizuki H.
  • 雑誌名: Neurophotonics 巻: 4 ページ: 045003
  • DOI: 10.1117/1.NPh.4.4.045003
  • 査読あり
• [学会発表] Structural variations in alpha synuclein (αSyn) fibrils of Parkinson’s disease and related disorders. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Ikenaka, Katsuya Araki, Masatomo So, Cesar Aguirre, Kousuke Baba, Yuji Goto, Hideki Mochizuki.
  • 学会等名: American Neurological Association 2017 SAN DIEGO OCTOBER 15-17 2017
  • 国際学会
• [学会発表] A novel method for behavioral assessments of the common marmoset Marmodetector, detects general natural movement and changes in motor behavior. (2017)
  • 著者名/発表者名: Taiki Yabumoto, Fumiaki Yoshida, Kousuke Baba, Hideki Hayakawa, Hiroki Hamanaka, Masayuki Hirata, Hideki Mochizuki.
  • 学会等名: XXIII World Congress of Neurology (WCN 2017), Kyoto, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Small-molecule inhibitors of p53/negative regulator-interaction protect dopaminergic neurons against MPP+/MPTP-induced neurotoxicity. (2017)
  • 著者名/発表者名: Choong CJ, Sasaki T, Hayakawa H, Baba K, Hirata Y, Uesato S, Mochizuki H.Small-molecule inhibitors of p53/negative regulator-interaction protect dopaminergic neurons against MPP+/MPTP-induced neurotoxicity.
  • 学会等名: XXIII World Congress of Neurology (WCN 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Gapmer型Amido-bridged nucleic acids搭載核酸医薬によるα-シヌクレイン抑制の検討. (2017)
  • 著者名/発表者名: 上原拓也, Choong Chi-Jing, 早川英規, 笠原勇矢, 永田哲也, 横田隆徳, 馬場孝輔, 中森雅之, 小比賀聡, 望月秀樹.
  • 学会等名: 第10回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス 2017年10月 東京
• [学会発表] Antisense oligonucleotides containing amido-bridged nucleic acid downregulate SNCA expression and improve motor function in Parkinson's disease mouse models. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuya Uehara, Chi-Jing Choong, Hideki Hayakawa, Yuuya Kasahara, Tetsuya Nagata, Takanori Yokota, Kousuke Baba, Masayuki Nakamori, Satoshi Obika, Hideki Mochizuki.
  • 学会等名: MDS 2017 Vancouver, BC, Canada Vancouver Convention Centre VANCOUVER JUNE 4-8 2017
  • 国際学会