神経細胞内鉄代謝障害に基づく筋萎縮性側索硬化症の病態解明

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: 「生命金属科学」分野の創成による生体内金属動態の統合的研究
• 研究課題/領域番号: 22H04811
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 長野 清一 大阪大学, 大学院医学系研究科, 寄附講座教授 (40362727)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 筋萎縮性側索硬化症 / フェリチン / 鉄代謝

研究実績の概要

本研究では、筋萎縮性側索硬化症（ALS）の原因タンパク質TDP-43の神経細胞での発現変化に伴うフェリチン重鎖（Fth） mRNAの軸索内輸送障害とフェリチン、鉄の細胞内動態異常との関連を明らかにするとともに、ALS患者での鉄、フェリチン代謝異常を検証してその病態への関与を明らかにし、新たな治療法への応用を図る。本年度は以下の研究を行った。
①TDP-43によるフェリチン重鎖mRNA輸送機構の解析
マウス胎児初代神経細胞区画培養系を用いてTDP-43がFth mRNAを軸索内に輸送する機構を検証した。shRNAを用いたTDP-43の発現低下により、軸索分画でのFth mRNA量は減少したが、細胞体分画でのFth mRNA量には変化がみられなかった。またTDP-43の発現低下による神経細胞でのFth mRNAのスプライシングパターンの変化はみられなかった。このことより軸索分画でのFth mRNA量の低下はTDP-43による軸索への同mRNAの輸送が低下したためであると考えられた。タンパク質レベルでの検討でもTDP-43の発現低下によりFthは軸索分画でのみ発現低下がみられた。
②TDP-43による神経細胞内鉄代謝動態の解析
TDP-43の発現変化により軸索を中心とする神経細胞内での鉄動態や酸化ストレスの程度に変化が生じるかどうかを検証した。Fe2+の蛍光検出試薬であるFerroOrangeを用いてTDP-43の発現を低下させた神経細胞を染色したところ、軸索分画、細胞体分画ともにFe2+量の増加がみられた。ICP-MSにより測定した神経細胞全体での鉄総量にはTDP-43発現低下で変化がみられなかったことより、Fe2+量の増加はFe2+/ Fe3+バランスの変化が関与していることが推測された。

現在までの達成度

2: おおむね順調に進展している

理由

計画していた解析内容はほぼ全て施行できている。

今後の研究の推進方策

今後さらに軸索でのTDP-43によるFth mRNAの輸送動態、TDP-43の発現変化による神経細胞での活性酸素種の量的変化やそれによる細胞死の有無を検証していく。

研究成果

• [雑誌論文] Dysregulation of stress granule dynamics by DCTN1 deficiency exacerbates TDP-43 pathology in Drosophila models of ALS/FTD. (2024)
  • 著者名/発表者名: Ueda T, Takeuchi T, Fujikake N, Suzuki M, Minakawa EN, Ueyama M, Fujino Y, Kimura N, Nagano S, Yokoseki A, Onodera O, Mochizuki H, Mizuno T, Wada K, Nagai Y.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol Commun 巻: 12 ページ: 20
  • DOI: 10.1186/s40478-024-01729-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lysophagy protects against propagation of α-synuclein aggregation through ruptured lysosomal vesicles. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kakuda K, Ikenaka K, Kuma A, Doi J, Aguirre C, Wang N, Ajiki T, Choong CJ, Kimura Y, Badawy S, Shima T, Nakamura S, Baba K, Nagano S, Nagai Y, Yoshimori T, Mochizuki H.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 121 ページ: e2312306120
  • DOI: 10.1073/pnas.2312306120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RGMa collapses the neuronal actin barrier against disease-implicated protein and exacerbates ALS. (2023)
  • 著者名/発表者名: Shimizu M, Shiraishi N, Tada S, Sasaki T, Beck G, Nagano S, Kinoshita M, Sumi H, Sugimoto T, Ishida Y, Koda T, Ishikura T, Sugiyama Y, Kihara K, Kanakura M, Nakajima T, Takeda S, Takahashi MP, Yamashita T, Okuno T, Mochizuki H.
  • 雑誌名: Sci Adv 巻: 9 ページ: eadg3193
  • DOI: 10.1126/sciadv.adg3193
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate interacts with alpha-synuclein and initiates its aggregation and formation of Parkinson’s disease-related fibril polymorphism. (2023)
  • 著者名/発表者名: Choong CJ, Aguirre C, Kakuda K, Beck G, Nakanishi H, Kimura Y, Shimma S, Nabekura K, Hideshima M, Doi J, Yamaguchi K, Nakajima K, Wadayama T, Hayakawa H, Baba K, Ogawa K, Takeuchi T, Badawy SMM, Murayama S, Nagano S, Goto Y, Miyanoiri Y, Nagai Y, Mochizuki H, Ikenaka K.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol 巻: 145 ページ: 573-595
  • DOI: 10.1007/s00401-023-02555-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sustained therapeutic benefits by transient reduction of TDP-43 using ENA-modified antisense oligonucleotides in ALS/FTD mice. (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi T, Maeta K, Ding X, Oe Y, Takeda A, Inoue M, Nagano S, Fujihara T, Matsuda S, Ishigaki S, Sahashi K, Minakawa EN, Mochizuki H, Neya M, Sobue G, Nagai Y.
  • 雑誌名: Mol Ther Nucleic Acids 巻: 31 ページ: 353-366
  • DOI: 10.1016/j.omtn.2023.01.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Exploratory Trial of EPI-589 in Amyotrophic Lateral Sclerosis (EPIC-ALS): Protocol for a Multicenter, Open-Labeled, 24-Week, Single-Group Study. (2023)
  • 著者名/発表者名: Haji S, Fujita K, Oki R, Osaki Y, Miyamoto R, Morino H, Nagano S, Atsuta N, Kanazawa Y, Matsumoto Y, Arisawa A, Kawai H, Sato Y, Sakaguchi S, Yagi K, Hamatani T, Kagimura T, Yanagawa H, Mochizuki H, Doyu M, Sobue G, Harada M, Izumi Y.
  • 雑誌名: JMIR Res Protoc 巻: 12 ページ: e42032
  • DOI: 10.2196/42032
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crosstalk between Oxidatibve Stress and Aging in Neurodegeneration Disorders. (2023)
  • 著者名/発表者名: Abdelhamid RF, Nagano S.
  • 雑誌名: Cells 巻: 12 ページ: 753
  • DOI: 10.3390/cells12050753
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 筋萎縮性側索硬化症におけるmRNA神経軸索輸送を介した局所翻訳機構の役割． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 雑誌名: 細胞 巻: 55 ページ: 858-861
• [雑誌論文] 神経変性疾患に対する遺伝子治療の展望． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一，望月秀樹．
  • 雑誌名: 実験医学増刊「いま新薬で加速する神経変性疾患研究」 巻: 41 ページ: 2020-2026
• [雑誌論文] 神経変性疾患に対する遺伝子治療の現況． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一，望月秀樹．
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 285 ページ: 435-439
• [学会発表] 神経難病の診断、治療、ケア． (2024)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 阪神北圏域リハビリテーション支援センター研修会
  • 招待講演
• [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症（ALS）の病態と治療． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 豊中市薬剤師会Web研修会
  • 招待講演
• [学会発表] A case of familial ALS with a novel mutation in the ANXA11 gene. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Ogawa K, Sakurai R, Ozono T, Ikenaka K, Mochizuki H.
  • 学会等名: 34th International Symposium on ALS/MND
  • 国際学会
• [学会発表] ALSの遺伝子治療に向けた新たな試み． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 第11回日本難病医療ネットワーク学会学術集会市民公開講座
  • 招待講演
• [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症における生命金属の役割． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 第96回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] A case of familial ALS with a novel mutation in the ANXA11 gene. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Ogawa K, Sakurai R, Ozono T, Ikenaka K, Mochizuki H.
  • 学会等名: Pan-Asian Consortium for Treatment and Research in ALS 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 蛋白質翻訳機能の促進による筋萎縮性側索硬化症の新規治療法の開発． (2023)
  • 著者名/発表者名: 平木友理、長野清一、佐々木勉、福原充子、津中康央、内山進、望月秀樹．
  • 学会等名: 第29回日本遺伝子細胞治療学会学術集会
• [学会発表] スフェロイド神経培養におけるCa2+振動に対する塩誘導性キナーゼSIKの影響． (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐々木勉、神吉秀明、河野友裕、池上剛史、西山久美子、久田素、松村成暢、長野清一、望月秀樹．
  • 学会等名: 第29回日本遺伝子細胞治療学会学術集会
• [学会発表] ALSの遺伝子治療に向けた新たな試み． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 第29回日本遺伝子細胞治療学会学術集会市民公開講座
  • 招待講演
• [学会発表] Role of axonal mRNA transport and translational regulation in neurodegenerative diseases. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagano S.
  • 学会等名: 第64回日本神経病理学会総会学術研究会、第66回日本神経化学会大会合同大会
  • 招待講演
• [学会発表] 神経変性疾患における酸化ストレスの役割． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 第76回日本酸化ストレス学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] パーキンソン病と腸脳相関に関する最新の話題ー慢性便秘症に対する対処法も含めてー． (2023)
  • 著者名/発表者名: 長野清一．
  • 学会等名: 脳神経内科における便秘治療を考える会
  • 招待講演
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: https://sites.google.com/view/uosaka-med-neurother/home/