Research on the mechanism of Alzheimer's disease by the analysis of the single-molecule dynamics

通过单分子动力学分析研究阿尔茨海默病的发病机制

基本信息

批准号：
21H02450
负责人：
坂内博子
金额：
$ 10.73万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究ではアルツハイマー病の病理に応じて特異的に現れる膜分子動態異常は何か？アルツハイマー病の進行を反映する膜分子動態異常は存在するか？膜分子動態異常がどのように神経機能の異常や細胞死をひきおこすのか？という問いに答えることを目標としている。今年度は、アルツハイマー病の様々な病理モデルの作成とその細胞レベルの病理の検証を行なった。アミロイドβ(Aβ）細胞外投与モデルでは、Aβモノマー・オリゴマーが興奮性シナプスの構造に影響を与えるかを、定量的免疫蛍光染色法を用いて検討した。Aβオリゴマーを数日間投与した細胞において興奮性シナプスの異常が起こる可能性が示唆された。タウ過剰発現モデルにおいては、樹状突起スパインの数に変化がおこる可能性が示された。量子ドット１分子イメージングを効率よく行うために、複数の分子を同一の細胞で観察する新しいラベル法を開発した。細胞膜分子のラベルは、目的分子の細胞外エピトープを認識する抗体を用いて行われる。GABAA受容体の抗体にオリゴDNAを融合し、そのオリゴDNAの相補配列を融合した量子ドットを標的させて神経細胞をラベルしたところ、2次抗体を用いた実験と同様の膜分子動態が計測できた。異なるDNA配列を用いてリン脂質を同時に、異なる波長の量子ドットでラベルしたところ、２種類の分子を精度良く観察し分けることができた。研究分担者はアルツハイマー病関連のタウA152T変異を持つヒトiPS細胞を樹立し、興奮性神経細胞誘導系を確立した。その細胞において、シナプス関連分子の局在を野生型との比較を行なった。現在のところ、大きな表現系は見出されていない。

在这项研究中，我们研究了根据阿尔茨海默氏病的病理学具体出现的膜分子动力学异常。膜分子动力学异常是否反映了阿尔茨海默病的进展？异常的膜分子动力学如何导致神经功能异常和细胞死亡？目标是回答问题。今年，我们创建了多种阿尔茨海默病的病理模型，并验证了它们的细胞水平病理学。在淀粉样蛋白-β (Aβ) 细胞外给药模型中，我们使用定量免疫荧光染色研究了 Aβ 单体和寡聚体是否影响兴奋性突触的结构。有人提出，用 Aβ 寡聚物处理几天的细胞中可能会出现异常的兴奋性突触。在tau过度表达模型中，表明树突棘的数量可能会发生变化。为了有效地进行单分子量子点成像，我们开发了一种新的标记方法，可以在同一细胞中观察多个分子。使用识别目标分子的细胞外表位的抗体进行细胞膜分子的标记。当寡聚DNA与GABAA受体抗体融合并且与寡聚DNA的互补序列融合的量子点被靶向标记神经细胞时，可以测量类似于使用二抗的实验中的膜分子动力学。通过使用不同DNA序列同时用不同波长的量子点标记磷脂，他们能够高精度地观察和区分两种类型的分子。共同研究人员建立了具有与阿尔茨海默病相关的 tau A152T 突变的人类 iPS 细胞，并建立了兴奋性神经元诱导系统。在这些细胞中，我们将突触相关分子的定位与野生型进行了比较。目前尚未发现主要的表达系统。