Microglia-astrocyte interaction in the pathogenesis of a unique hereditary leukoencephalopathy

小胶质细胞-星形胶质细胞相互作用在独特遗传性白质脑病发病机制中的作用

• 批准号: 22K15642
• 负责人: 濱谷 美緒
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15642/
• 关键词: ミクログリア; アストロサイト; 遺伝性白質脳症

本研究では、「軸索スフェロイド及び色素性グリアを伴う成人発症白質脳症(ALSP)におけるミクログリア(MG)は、CSF1R遺伝子変異を背景に老化・感染などの後天的刺激が加わることでアストロサイト(AS)を活性化し、白質脳症を発症を誘導する」の仮説のもと、患者由来iPS細胞(iPSC)とALSP剖検脳組織を用いALSP病態に迫る。2022年度は、iPSCからMGの分化方法を研究室内で確立した。実際、CSF1RシグナルはMGを含む単球系細胞の分化・成熟・生存に不可欠な因子であり、前駆細胞やMGの分化はALSP患者群で不良であった。一方、持続的かつ長期のリガンド刺激により分化効率は改善し、最終的に十分量のMG分化に成功した。患者iPSC5株、健常者iPSC5株由来のMGについてRNAsequencingを行い、2022年度末にかけて結果の解析を行った。結果、ALSP-MGではASを活性化する因子(TNFやC1Q、IL1A)はいずれも有意な変化を認めなかった。ALSP-MGでは、糖代謝、脂肪酸代謝がいずれも低下し、低エネルギー状態にあった。一方、グルタミントランスポーターと代謝酵素グルタミナーゼの発現亢進を認め、エネルギー源としてグルタミンの利用が示唆された。グルタミンはグルタミナーゼによりグルタミン酸に代謝される。ALSP-MGではグルタミン酸を分解するグルタミン酸脱水酵素の発現は亢進せず、グルタミン酸が蓄積することが示唆された。グルタミン酸は、神経毒性をもち多くの神経変性疾患でその関与が示唆されている。また、グルタミン酸はASの活性化・増殖を促進することも知られる。以上より、申請者は「CSF1R遺伝子変異はMGの細胞内代謝をグルタミン代謝に偏倚させ、代謝産物であるグルタミン酸放出が増加することでASの増生を促し、軸索障害をもたらす」という仮説を立て、以後検証を進める予定である。

在这项研究中，我们发现“成人发病的白质脑病（ALSP）中的小胶质细胞（MG）连同轴突球体和色素胶质细胞发育成星形胶质细胞（AS），并诱导白质脑病的发展。”基于这一假设，我们将使用患者来源的 iPS 细胞 (iPSC) 和 ALSP 尸检脑组织研究 ALSP 的病理学。 2022年，我们实验室建立了区分MG和iPSC的方法。事实上，CSF1R信号传导是单核细胞（包括MG）分化、成熟和存活的重要因素，而ALSP患者组中祖细胞和MG的分化较差。另一方面，持续、长期的配体刺激提高了分化效率，最终实现了足够量的MG分化。对来自 5 个患者 iPSC 系和 5 个健康个体 iPSC 系的 MG 进行了 RNA 测序，并对结果进行分析直至 2022 年底。结果，在 ALSP-MG 中激活 AS 的任何因子（TNF、C1Q、IL1A）均未观察到显着变化。在ALSP-MG中，糖代谢和脂肪酸代谢均下降，导致低能量状态。另一方面，观察到谷氨酰胺转运蛋白和代谢酶谷氨酰胺酶的表达增加，表明谷氨酰胺作为能量来源的使用。谷氨酰胺被谷氨酰胺酶代谢为谷氨酸。在ALSP-MG中，分解谷氨酸的谷氨酸脱水酶的表达没有增强，表明谷氨酸积累。谷氨酸具有神经毒性，已被认为与许多神经退行性疾病有关。还已知谷氨酸促进AS的激活和增殖。基于上述，申请人推测“CSF1R基因突变使MG的细胞内代谢偏向谷氨酰胺代谢，从而增加代谢物谷氨酸的释放，从而促进AS增殖并引起轴突损伤。”，我们计划即日起继续进行验证。