AAVベクターを応用した神経変性疾患の病態解析

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: シナプス・ニューロサーキットパソロジーの創成
• 研究課題/領域番号: 25110729
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 村松 慎一 自治医科大学, 医学部, 教授 (10239543)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 神経変性疾患 / 遺伝子治療

研究概要

神経変性疾患の病態解明と遺伝子治療法の開発を目的として研究を実施した. 独自に新規開発した血管内投与により広範な中枢神経領域の神経細胞に効率よく遺伝子を導入できるアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを応用した. このベクターはマウス・ラットだけでなくカニクイサル・ブタなど大型動物の脊髄前角神経細胞にも遺伝子導入できる. 認知症を呈する前頭側頭葉変性症(FTLD)において神経細胞内のユビキチン陽性封入体の成分として同定され, その後, 家族性筋萎縮性側索硬化症(ALS)で遺伝子変異が見いだされたTDP-43は, 神経変性疾患の病態解明の鍵となる分子として注目されている. 本研究では, TDP-43を発現する血管内投与型AAVベクターを応用してモデル動物を作製した. 変異型TDP-43を脳・脊髄の神経細胞で発現させたマウスでは運動機能の障害が認められた. また, 神経変性疾患に対する新規遺伝子治療としてAlzheimer病モデルマウスの脳内の広範な領域でAβ分解酵素のNeprilysin を発現させることにより認知機能の改善効果を得た. 球脊髄性筋萎縮症(SBMA)の病態に関連したmiR-196aをSBMAモデルマウスの筋肉内に投与することにより, 脊髄の異常アンドロゲン受容体(AR)蛋白の発現を減少させ症状の改善が得られた.ALSのモデルマウスでは, 脊髄運動神経細胞でRNA編集酵素のADAR2を発現させることにより症状の進行を抑制した.

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

新規開発した血管内投与型のアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターを応用した. このAAVベクターにTDP-43遺伝子を搭載し, 成体マウスの血管内に投与した. このマウスでは運動機能の障害が認められ, 脳の組織解析で導入したTDP-43の遺伝子発現を確認した.球脊髄性筋萎縮症(SBMA)のモデルマウスの脊髄運動神経細胞にmiR-196aを送達し異常アンドロゲン受容体(AR)蛋白の減少と症状の改善を得た(名古屋大学との共同研究). Alzheimer病モデルマウスの脳内の広範な領域でAβ分解酵素のNeprilysin を発現させ認知機能の改善効果を得た(長崎大学・理化学研究所との共同研究). さらに, ALSのモデルマウスの脊髄運動神経細胞でRNA編集酵素のADAR2を発現させて症状の進行を抑制した(東京大学との共同研究).

今後の研究の推進方策

前年度までに作製したAAVベクターによりTDP-43を過剰発現させたモデルマウスを使用して病態解析を継続する. 老齢サルを使用して脳と脊髄の広範な領域の神経細胞でNeprilysin などを発現させ, PETを含む機能解析を実施する.

研究成果

• [雑誌論文] Intrastriatal gene delivery of GDNF persisitently attenuates methamphetamine self-administration and relapse in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yan Y, Miyamoto Y, Nitta A, Muramatsu S, Ozawa K, Yamada K, Nabeshima T
  • 雑誌名: Int JNP 巻: 16 ページ: 1559-1567
  • DOI: 10.1017/S1461145712001575
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of the dopaminergic system in a murine model of aromatic L-aminoacid decarboxylase deficiency. (2013)
  • 著者名/発表者名: Lee N-C, Shieh Y-D, Chien Y-H, Tzen K-Y, Yu I-S, Chen P-W, Hu M-H, Hu M-k, Muramatsu S, Ichinose H, Hwu W-L
  • 雑誌名: Neurobiol Dis 巻: 52 ページ: 177-190
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2012.12.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global brain delivery of neprilysin gene by intravascular administration of AAV vector in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwata N, Sekiguchi M, Hattori Y, Takahashi A, Asai M, Ji B, Higuchi M, Staufenbiel M, Muramatsu S, Saido TC
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 3 ページ: 1472
  • DOI: 10.1038/srep01472
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systemic delivery of tyrosine-mutant AAV vectors results in robust transduction of neurons in adult mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iida A, Takino N, Miyauchi H, Shimazaki K and Muramatsu S
  • 雑誌名: Bio Med Res Int 巻: 2013 ページ: 974819
  • DOI: 10.1155/2013/974819
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rescue of amyotrophic lateral sclerosis phenotype in a mouse model by intravenous AAV9-ADAR2 delivery to motor neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamashita T, Chai HL, Teramoto S, Tsuji S, Shimazaki K, Muramatsu S, Kwak S
  • 雑誌名: EMBO Mol Med 巻: 5(11) ページ: 1710-1719
  • DOI: 10.1002/emmm.201302935
  • 査読あり
• [雑誌論文] AADC deficiency: occurring in humans, modeled in rodents. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hwu WL, Lee NC, Chien YH, Muramatsu S, Ichinose H
  • 雑誌名: Adv Pharmacol 巻: 68 ページ: 273-284
  • DOI: 10.1016/B978-0-12-411512-5.00013-0
  • 査読あり
• [学会発表] Gene therapy clinical trial update for AADC.
  • 著者名/発表者名: Muramatsu S
  • 学会等名: Cell and Gene Therapies for Inherited Metabolic Disease
  • 発表場所: London
  • 招待講演
• [学会発表] パーキンソン病のAADC遺伝子治療：長期効果遺伝子発現の検証.
  • 著者名/発表者名: 村松慎一
  • 学会等名: 第54回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Overexpression of shati/nat8l in the dorsal striatum affects emotional behaviors via dysfunction of serotonergic neuronal system in mice.
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Y, Iegaki N, Sumi K, Ishikawa Y, Furuta T, Hibi Y, Muramatsu S, Nabeshima T, Uno K, Nitta A
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Widespread transduction of neurons in the primate brain using intrathecal injection of AAV vectors.
  • 著者名/発表者名: Iida A, Takino N, Miyauchi H, Shibata H, Ono F, Muramatsu S
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Distinct regulation mechanism of the dopamine content in the striatum from that in the midbrain.
  • 著者名/発表者名: Iwashita Y, Tokuoka H, Munezane H, Muramatsu S, Ichinose H
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Different effects of shati/nat8l-overexpression on the responses to methamphetamine between in mice nucleus accumbens and dorsal striatum.
  • 著者名/発表者名: Nitta A, Ishikawa Y, Iegaki Y, Sumi K, Hurukawa-Hibi Y, Muramatsu S, Nabeshima T, Uno K, Miyamoto Y
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Widespread neuronal transduction in the primate brain via intrathecal administration of adeno-associated virus vectors.
  • 著者名/発表者名: Iida A, Takino N, Miyauchi H, Shibata H, Ono F, Muramatsu S:
  • 学会等名: The 19th Annual Meeting of the Japan Society of Gene Therapy
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] Global and effective gene delinery of neprilysin to the brain via intravascular administration of AAV vector in alzheimer’s disease mice.
  • 著者名/発表者名: Iwata N, Sekiguchi M, Hattori Y, Takahashi A, Asai M, Ji B, Higuchi M, Muramatsu S, Saido TC
  • 学会等名: The 19th Annual Meeting of the Japan Society of Gene Therapy
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] 多系統萎縮症(NSA-P)のFMT-PET解析.
  • 著者名/発表者名: 小野さやか, 藤本健一, 池口邦彦, 村松慎一, 中野今治
  • 学会等名: Movement Disorder Society Japan第7回学術集会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Parkinson病に対する遺伝子治療の現状と課題.
  • 著者名/発表者名: 村松慎一
  • 学会等名: 第53回日本定位・機能神経外科学会 シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
• [図書] Cell therapy for Parkinson's disease. Clinical implications of fetal transplantation in Medicine. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kondo Y, Okuno T, Asari S, Muramatsu S
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] パーキンソン病の遺伝子治療・細胞移植, アクチュアル 脳・神経疾患の臨床 パーキンソン病と運動異常 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村松慎一
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 中山書店