軸索に着目した筋萎縮性側索硬化症の運動ニューロン選択的変性に関わる新規因子の探索

以轴突为重点，寻找参与肌萎缩侧索硬化症运动神经元选择性变性的新因素

• 批准号: 20K16593
• 负责人: 光澤 志緒
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K16593/
• 关键词: 筋萎縮性側索硬化症; TARDBP; TDP-43; iPS細胞; 運動ニューロン脆弱性; PHOX2B; TAR-DNA binding protein; 人工多能性幹細胞; 運動ニューロン; 軸索

本研究では、筋萎縮性側索硬化症（ALS）の運動ニューロン選択的変性の原因解明を目標に、その解剖学的な特徴である長大な軸索に着目し、運動ニューロン選択的変性について解析する。ALSの原因遺伝子のひとつであるTARDBPはTDP-43をコードし、TDP-43はほとんどのALS患者の運動ニューロンの細胞体に異常凝集する重要な病態関連分子である。昨年度までに、TARDBP変異ALS患者の人工多能性幹細胞（iPS細胞）を樹立し、分化誘導した変異運動ニューロンの突起伸長が抑制されることを確認した。さらに、RNAシークエンスにより変異運動ニューロン軸索で発現が低下している新規病態関連因子PHOX2Bを見出し、その発現抑制で健常者運動ニューロンやゼブラフィッシュ脊髄軸索の伸長抑制が再現された。PHOX2Bは、ALSで発症後長期まで保たれる動眼神経や自律神経において発現が高いことから、変異運動ニューロンの選択的変性に関わる可能性が考えられた。さらなる研究として、PHOX2Bの下流に位置する標的因子の同定を目的としたPHOX2B発現抑制神経細胞のRNAシークエンスを行ったが、優位な変動を示す遺伝子群は検出されなかった。運動ニューロン内ではPHOX2Bは厳格に制御されていることが示唆された。本年度は、外的介入によらないPHOX2Bの下流標的の解析として、PHOX2Bを多く含む自律神経などと運動ニューロンとのRNA比較解析を行うこととした。既報告を基に、健常者由来iPS細胞とALS患者TARDBP変異を導入したアイソジェニックラインiPS細胞を自律神経ニューロンへ分化誘導し、各種マーカーの発現を免疫細胞化学等で確認した。また、iPS細胞由来自律神経ニューロンのRNAシークエンスを実施した。次年度は、RNAシークエンスの解析からPHOX2B下流標的遺伝子の同定、RNAやタンパク発現などの評価を行う。

在本研究中，为了阐明肌萎缩侧索硬化症（ALS）运动神经元选择性变性的原因，我们重点关注肌萎缩侧索硬化症（ALS）的解剖学特征——长轴突，并分析了肌萎缩侧索硬化症（ALS）运动神经元选择性变性的原因。运动神经元做。 TARDBP是ALS的致病基因之一，编码TDP-43，TDP-43是一种重要的病理相关分子，在大多数ALS患者的运动神经元细胞体内异常聚集。去年，我们从 TARDBP 突变的 ALS 患者中建立了诱导多能干细胞（iPS 细胞），并证实分化的突变运动神经元的生长受到抑制。此外，通过RNA测序，我们发现了一种新的疾病相关因子PHOX2B，其在突变的运动神经元轴突中表达减少，抑制其表达可重现对健康运动神经元和斑马鱼脊髓轴突伸长的抑制。 PHOX2B 在动眼神经和自主神经中高表达，在 ALS 发病后很长时间内仍维持这种状态，表明它可能参与突变运动神经元的选择性变性。作为进一步的研究，我们对抑制 PHOX2B 表达的神经元进行了 RNA 测序，目的是识别位于 PHOX2B 下游的目标因子，但没有检测到显示显着变化的基因。这些结果表明 PHOX2B 在运动神经元内受到严格调节。今年，为了在无需外部干预的情况下分析PHOX2B的下游靶点，我们决定对含有大量PHOX2B的运动神经元和自主神经进行RNA比较分析。基于之前的报道，我们诱导来自健康个体的iPS细胞和来自ALS患者的含有TARDBP突变的同基因系iPS细胞分化为自主神经元，并通过免疫细胞化学证实了各种标志物的表达。此外，还对 iPS 细胞来源的自主神经元进行了 RNA 测序。明年，我们将分析RNA序列，鉴定PHOX2B下游靶基因，并评估RNA和蛋白质表达。

项目成果

Axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations were mediated by PHOX2B downregulation

TARDBP 突变的运动神经元轴突生长障碍是由 PHOX2B 下调介导的

• 发表时间: 2021
• 作者: Shio Mitsuzawa;Suzuki;Akiyama;Ishikawa;Sone;Kawada;Funayama;Shirota;Mitsuhashi;Morimoto;Ikeda;Shijo;Ohno;Nakamura;H. Ono;R. Ono;Osana;Nakagawa;Nishiyama;Izumi;Kaneda;Ikeuchi;Nakayama;Fujii;Kato;Warita;Okano;Aoki.
• 通讯作者: Aoki.

筋萎縮性側索硬化症（ALS）の新しい病態関連候補因子を発見

发现与肌萎缩侧索硬化症（ALS）相关的新候选因子

REDUCED PHOX2B STABILITY CAUSES AXONAL GROWTH IMPAIRMENT IN MOTOR NEURONS WITH ALS-LINKED TARDBP MUTATIONS

PHOX2B 稳定性降低导致 ALS 相关 TARDBP 突变的运动神经元轴突生长受损

• 发表时间: 2021
• 作者: Shio Mitsuzawa;Suzuki;Akiyama;Ishikawa;Sone;Kawada;Funayama;Mitsuhashi;Morimoto;Ikeda;Shijo;Ohno;Nakamura;H. Ono;R. Ono;Nishiyama;Izumi;Kaneda;Ikeuchi;Nakayama;Fujii;Warita;Okano;Aoki.
• 通讯作者: Aoki.

iPS細胞由来運動ニューロン軸索を用いた筋萎縮性側索硬化症の病態研究

利用 iPS 细胞来源的运动神经元轴突进行肌萎缩侧索硬化症的病理学研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 光澤志緒;鈴木直輝;青木正志
• 通讯作者: 青木正志

Axonal growth impairment in iPS-derived motor neurons with TARDBP mutations.

具有 TARDBP 突变的 iPS 衍生运动神经元的轴突生长障碍。

• 发表时间: 2021
• 作者: Shio Mitsuzawa;Suzuki;Akiyama;Ishikawa;Sone;Kawada;Funayama;Mitsuhashi;Nishiyama;Ikeda;Shijo;Nakamura;H. Ono;R. Ono;Izumi;Ohno;Nakagawa;Nakayama;Warita;Okano;Aok.
• 通讯作者: Aok.