Modulation of glycolysis for the mitigation of neurodegenerative diseases

调节糖酵解以减轻神经退行性疾病

• 批准号: 22K19366
• 负责人: 浅川 和秀
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19366/
• 关键词: 解糖系; ALS; 運動ニューロン; ミトコンドリア; ピルビン酸; 乳酸; ATP; 神経変性; 解糖系; ALS; 運動ニューロン; ミトコンドリア; ピルビン酸; 乳酸; ATP; 神経変性

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は、脳からの運動指令を筋肉に伝達する神経細胞（運動ニューロン）が変性によって失われ、全身の筋力が致死的に衰退する難病である。我々は、ほとんど全てのALSで運動ニューロンに異常な凝集体を形成するRNA/DNA結合タンパク質TDP-43に着目し、熱帯魚ゼブラフィッシュのTDP-43に様々な様式の摂動を加えると、運動ニューロンの細胞内ATPレベルが著しく低下するという共通点を見出した。本研究はこの結果に基づき、運動ニューロンの細胞内ATPレベルを上昇させる新しい遺伝学的手法を開発し、細胞内ATPの供給によってTDP-43の細胞毒性を抑圧できるか検証することを目的とした。ミトコンドリアにおける酸化的リン酸化が神経細胞における主要なATP供給路であることから、ミトコンドリア内のカルシウムイオン濃度をイメージングによって解析するゼブラフィッシュ系統を作製した。この系統を用いて、細胞サイズが大きい運動ニューロンほど、ミトコンドリア内のカルシウム濃度が低いことを見出した。また、運動ニューロンの解糖系の活性を評価する為に、解糖系の最終産物であるピルビン酸と乳酸をそれぞれ蛍光イメージングによって検出する為のゼブラフィッシュ系統を樹立した。さらに、解糖系の代謝産物である1,6-bisphosphateを蛍光イメージングによって評価する為のトランスジェニック系統を作製した。

肌萎缩性侧索硬化症（ALS）是一种无法治愈的疾病，其中神经元（运动神经元）将运动命令从大脑传递到肌肉而导致肌肉失去，导致整个身体的肌肉力量致命减少。我们专注于RNA/DNA结合蛋白TDP-43，该蛋白TDP-43几乎在所有ALS中形成了运动神经元中异常聚集体，并发现一种共同点，在热带鱼斑马鱼中将各种扰动施加到TDP-43中，可显着降低运动神经元的内细胞ATP运动神经元的胞内ATP。基于这些结果，这项研究旨在开发一种新的遗传技术来增加运动神经元中细胞内ATP水平，并验证是否可以通过提供细胞内ATP来抑制TDP-43的细胞毒性。由于线粒体中的氧化磷酸化是神经元中的主要ATP供应道，因此创建了斑马鱼线，该线通过成像分析线粒体内的钙离子浓度。使用此线，我们发现细胞大小较大的运动神经元在线粒体中的钙浓度较低。此外，为了评估运动神经元的糖酵解活性，分别通过荧光成像建立了斑马鱼菌株来检测丙酮酸和乳酸，糖酵解的最终产物。另外，通过荧光成像制备了转基因线以评估1,6-三磷酸盐，一种糖酵解的代谢产物。