Modulation of glycolysis for the mitigation of neurodegenerative diseases

调节糖酵解以减轻神经退行性疾病

基本信息

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

项目摘要

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。

肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）是一种无法治愈的疾病，其中从大脑向肌肉传递运动命令的神经细胞（运动神经元）因退化而丧失，导致全身肌肉力量致命性下降。我们重点研究了RNA/DNA结合蛋白TDP-43，它在几乎所有ALS病例中都会在运动神经元中形成异常聚集体，结果发现，当我们以各种方式扰动热带斑马鱼中的TDP-43时，运动神经元发现了一个共同特征：细胞内 ATP 水平显着降低。基于这些结果，本研究的目的是开发一种新的遗传方法来增加运动神经元的细胞内 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主要的 ATP 供应途径，因此我们创建了斑马鱼品系，通过成像分析线粒体中的钙离子浓度。使用该系统，他们发现细胞尺寸较大的运动神经元线粒体内的钙浓度较低。此外，为了评估运动神经元糖酵解的活性，我们建立了斑马鱼品系，通过荧光成像检测糖酵解的最终产物丙酮酸和乳酸。此外，我们创建了一种转基因菌株，通过荧光成像评估 1,6-二磷酸（一种糖酵解代谢物）。

项目成果

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Energy metabolism and selective neuronal vulnerability in ALS

ALS 中的能量代谢和选择性神经元脆弱性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Asakawa Kazuhide;Handa Hiroshi;Kawakami Koichi;浅川和秀;Kazuhide Asakawa;浅川　和秀;Kazuhide Asakawa;Kazuhide Asakawa
通讯作者：
Kazuhide Asakawa

Optogenetic interrogation of TDP-43 cytotoxicity in a zebrafish ALS model

斑马鱼 ALS 模型中 TDP-43 细胞毒性的光遗传学研究