筋萎縮性側索硬化症の病態に基づく画期的治療法の開発

文献情報

• 文献番号: 201024045A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 筋萎縮性側索硬化症の病態に基づく画期的治療法の開発
• 課題番号: H20-難治・一般-045
• 研究年度: 平成22(2010)年度
• 研究代表者(所属機関): 祖父江 元(名古屋大学 大学院医学系研究科)

研究分担者(所属機関)

• 岡野　栄之(慶應義塾大学医学部生理学)
• 郭　　　伸(東京大学大学院医学系研究科)
• 高橋　良輔(京都大学大学院医学系研究科)
• 田中　啓二((財）東京都医学研究機構　東京都臨床医学総合研究所)
• 中野　今治(自治医科大学内科学講座神経内科学部門)
• 青木　正志(東北大学大学院医学系研究科)
• 船越　　洋(大阪大学大学院医学系研究科)
• 漆谷　　真(滋賀医科大学分子神経科学研究センター)
• 長谷川成人(（財）東京都医学研究機構東京都精神医学総合研究所)
• 山中　宏二(理化学研究所脳科学総合研究センター　)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患克服研究
• 研究開始年度: 平成20(2008)年度
• 研究終了予定年度: 平成22(2010)年度
• 研究費: 33,600,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

本研究の目的は、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態に基づく画期的治療法の開発に向けて、ALSの病態を担う病態関連分子を探索・同定・解析し、これを基に有効な分子標的治療を開発することである。

研究方法

1.病態に関連する新規標的分子の探索同定による病態解明、2.新規治療法・治療手段の開発、3.孤発性ALS新規疾患モデルの開発の三者の研究を分担研究者、研究協力者間の共同研究、情報交換に基づき有機的に結合させることで研究を推進した。

結果と考察

疾患感受性遺伝子探索の分野ではisopentenyl diphosphate isomeraseを同定した。グリア・免疫病態の役割解明の分野では、BAFFシグナル、自然免疫経路の重要性を明らかにした。TDP-43の役割解明と疾患モデル開発の分野では、TDP-43の翻訳後修飾が酸化ストレスでも生じうること、TDP-43凝集体が細胞の増殖阻害や転写制御異常を起こすことを明らかにし、さらに野生型TDP-43過剰発現による孤発性ALSモデルラット作製を行った。治療法開発へ向けた新規病態解明の分野では、SOD1の結晶X線構造解析、ミトコンドリアの品質管理経路の解明、神経細胞の突起伸長に係わるTRIMENの機能解析などを行った。孤発性ALS疾患モデルの開発の分野では、TDP-43の変化がRNA編集異常の下流の変化であることを明らかにした。治療に向けたデリバリーシステム開発の分野では、AAVベクターの血管内投与により治療用遺伝子を乏突起膠細胞へ導入する方法を開発し、骨格筋に接種したポリオウイルスベクターを中枢神経系で発現させることに成功した。治療開発分野では、変異SOD1の転写を抑制する低分子化合物および既存薬Xを同定しin vivoでの効果確認を行った。また、新規経口治療薬として、キサンチン酸化還元(XOR)酵素阻害作用を有しかつプリンサルベージ回路の基質とならない化合物のマウスにおける効果を確認した。さらに血管新生・保護因子、骨髄移植と顆粒球コロニー刺激因子GCSF投与の併用療法も有効であることが明らかとなった。また、患者皮膚からのiPS細胞樹立と運動ニューロンへの誘導に成功し、変異SOD1マウスに対する野生型アポワクチン効果の作用機序解明などを推進した。

結論

本研究によって、TDP-43やグリア・免疫の病態への役割が明らかになりつつある。また、新規治療法開発へ向けてのALSの病態解明がさらに進み、新たな分子標的が次々と明らかになった。さらに、低分子化合物による治療、遺伝子治療、再生治療、免疫治療についても研究は順調に進捗した。

公開日・更新日

• 公開日: 2011-12-27
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201024045B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 筋萎縮性側索硬化症の病態に基づく画期的治療法の開発
• 課題番号: H20-難治・一般-045
• 研究年度: 平成22(2010)年度
• 研究代表者(所属機関): 祖父江 元(名古屋大学 大学院医学系研究科)

研究分担者(所属機関)

• 岡野　栄之(慶應義塾大学医学部生理学)
• 郭　　　伸(東京大学大学医学系研究科)
• 高橋　良輔(京都大学大学院医学系研究科)
• 田中　啓二((財）東京都医学研究機構　東京都臨床医学総合研究所)
• 中野　今治(自治医科大学内科学講座神経内科学部門)
• 青木　正志(東北大学大学院医学系研究科)
• 船越　　洋(大阪大学大学院医学系研究科・旭川医科大学)
• 漆谷　　真(滋賀医科大学分子神経科学研究センター)
• 長谷川成人(（財）東京都医学研究機構　東京都精神医学総合研究所)
• 山中　宏二(医学総合研究所脳科学総合研究センター)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患克服研究
• 研究開始年度: 平成20(2008)年度
• 研究終了予定年度: 平成22(2010)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

ALSの病態を担う病態関連分子を探索・同定・解析し、これを基に有効な分子標的治療を開発する。

研究方法

1.病態に関連する新規標的分子の探索同定による病態解明、2.新規治療法・治療手段の開発、3.孤発性ALS新規疾患モデルの開発の三者を有機的に結合させることで研究を推進した。

結果と考察

疾患感受性遺伝子としてisopentenyl diphosphate isomeraseを同定し、その局在を明らかにした。また、リンパ球とミクログリアの相互作用、BAFFシグナル、自然免疫経路、ミクログリアでの変異SOD1による遺伝子発現変化を明らかにした。TDP-43では、機能喪失におけるRho family GTPaseの関与、TDP-43の翻訳後修飾が酸化ストレスでも生じうること、FTLD患者脳に蓄積するTDP-43断片、凝集体が細胞の増殖阻害や転写制御の異常を起こすことを明らかにした。治療法開発へ向け、オートファジー、小胞体ストレス、SOD1の凝集体形成機構の観点から新たなALS病態が明らかとなった。さらに、ALSマウスの一過性組織学的障害からの回復にHGF供給が関与することを明らかにした。また、SOD1の結晶X線構造解析、ミトコンドリアの品質管理経路の解明、突起伸長に係わるTRIMENの機能解析などを行った。疾患モデルの開発の分野では、野生型TDP-43過剰発現によるカニクイザル・ラットモデル、RNA編集異常を反映するマウスモデル、dynactin線虫モデルの開発、解析を行なった。また、血管内投与可能なAAVベクター、中枢神経系で発現するポリオウイルスベクター、TAT-FNK髄腔内投与の開発に成功した。変異SOD1の転写を抑制する低分子化合物、キサンチン酸化還元(XOR)酵素阻害作用を有しかつプリンサルベージ回路の基質とならない化合物の効果を確認した。さらに、EGF/FGF-2、HGFの逐次投与による内在性再生機転の促進、血管新生・保護因子、骨髄移植とGCSF投与の併用療法も有効であることを示した。また、患者皮膚からのiPS細胞樹立と運動ニューロンへの誘導に成功し、SOD1マウスに対する変異型、野生型アポワクチン効果の作用機序解明、他動免疫療法の効果確認を行った。

結論

本研究により、新規治療法開発へ向けてのALSの病態解明がさらに進み、新たな分子標的が次々と明らかになり、ヒトへ応用可能な有望な治療法への展開が図られた。

公開日・更新日

• 公開日: 2011-12-27
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201024045C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 疾患感受性遺伝子としてisopentenyl diphosphate isomeraseを同定した。治療法開発へ向け、オートファジー、小胞体ストレス、SOD1の凝集体形成機構、ミトコンドリアの品質管理の観点から新たなALS病態が明らかとなった。疾患モデルの開発の分野では、野生型TDP-43過剰発現によるカニクイザル・ラットモデル、RNA編集異常を反映するマウスモデル、dynactin線虫モデルの開発、解析を行なった。
• 臨床的観点からの成果: 血管内投与可能なAAVベクター、中枢神経系で発現するポリオウイルスベクター、TAT-FNK髄腔内投与の開発に成功した。また、変異SOD1の転写を抑制する低分子化合物、キサンチン酸化還元(XOR)酵素阻害作用を有する化合物の動物モデルにおける効果を確認した。さらに、EGF/FGF-2、HGFの逐次投与による内在性再生機転の促進、血管新生・保護因子、骨髄移植とGCSF投与の併用療法も有効であることを示した。
• ガイドライン等の開発: なし
• その他行政的観点からの成果: なし
• その他のインパクト: 研究期間においては、班会議とともにワークショップを年1回ずつ開催し、これらはALS患者およびその家族にも公開した。

発表件数

• 原著論文（和文）: 4件
• 原著論文（英文等）: 139件
• その他論文(和文): 13件
• その他論文(英文等): 5件
• 学会発表(国内学会): 85件
• 学会発表(国際学会等): 51件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計41件
• その他成果(特許の取得): 0件 ; 特許出願のうち、特許取得16件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 6件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Iguchi Y, Katsuno M, Niwa J etal.; TDP-43 depletion induces neuronal cell damage through dysregulation of Rho family GTPases. ; Biol Chem. , 284 , 22059-22066 (2009)
• 原著論文2: Okada Y, Matsumoto A, Shimazaki T etal.; Spatio-temporal recapitulation of central nervous system development by ES cell-derived neural stem/progenitor cells; Stem Cells. , 26 , 3086-3098 (2008)
• 原著論文3: Sasaki E, Suemizu H, Shimada A etal. ; Generation of transgenic non-human primates with germ line transmission; Nature , 459 , 523-527 (2009)
• 原著論文4: Hideyama T, Yamashita T, Suzuki T etal.; Induced loss of ADAR2 engenders slow death of motor neurons from Q/R site-unedited GluR2; J Neurosci , 30 , 11917-11925 (2010)
• 原著論文5: Yamanaka K, Chun SJ, Boillee S etal.; Astrocytes as determinants of disease progression in inherited amyotrophiclateral sclerosis; Nat. Neurosci. , 11 , 251-253 (2008)
• 原著論文6: Matsuda N, Sato S, Shiba K etal. ; PINK1 stabilized by depolarization recruits Parkin to damaged mitochondria and activates latent Parkin for mitophagy; J. Cell Biol. , 189 , 211-221 (2010)
• 原著論文7: Hasegawa M, Arai T, Nonaka T etal. ; Phosphorylated TDP-43 in fronto temporal lobar degeneration and amyotrophic lateral sclerosis ; Ann Neurol , 64 , 60-70 (2008)
• 原著論文8: Suzuki N, Aoki M, Warita H etal. ; ALS with FUS mutation in Japan, with early onset, rapid progress and basophilic inclusion; J Hum Genet , 55 , 252-254 (2010)
• 原著論文9: Kadoyama K, Funakoshi H, Ohya-Shimada W etal.; Disease-dependent reciprocal phosphorylation of serine and tyrosine residues of c-Met/HGF receptor contributes disease retardation of a transgenic mouse model of ALS; Neurosci Res , 5 , 194-200 (2009)
• 原著論文10: Urushitani M, Abou Ezzi S, Matsuo A etal. ; The endoplasmic reticulum-Golgi pathway is a major target for translocation and aggregation of mutant superoxide dismutase; FASEB J , 22 , 2476-2487 (2008)
• 原著論文11: Sato T, Takeuchi S, Saito A etal.; Axonal ligation induces transient nuclear exclusion of TDP-43 in brainstem motor neurons; Neuroscience , 164 , 1565-1578 (2009)
• 原著論文12: Nonaka T, Kametani1 F, Arai T etal.; Truncation and pathogenic mutations facilitate the formation of intracellular aggregates of TDP-43; Hum Mol Genet , 18 , 3353-3364 (2009)
• 原著論文13: Nonaka T, Watanabe ST, Iwatsubo T etal.; Seeded aggregation and toxicity of alpha-synuclein and tau: cellular models of neurodegenerative diseases; J Biol Chem. , 285 , 34885-34989 (2010)
• 原著論文14: Yamanaka K, Boillee S, Roberts EA etal.; Mutant SOD1 in cell types other than motor neurons and oligodendrocytes accelerates onset of disease in ALS mice; Proc Natl Acad Sci USA , 105 , 7594-7599 (2008)
• 原著論文15: Kato T, Emi M, Sato H etal.; Segmental copy-number gain within the region of isopentenyl diphosphate isomerase genes in sporadic amyotrophic lateral sclerosis.; Biochem Biophys Res Commun , 402 , 438-442 (2010)
• 原著論文16: Kumagai G, Okada Y, Yamane J etal.; Roles of ES cell-derived gliogenic neural stem/progenitor cells in functional recovery after spinal cord injury ; PLOS ONE , 4 , 7706- (2009)
• 原著論文17: Aizawa H, Sawada J, Hideyama T etal.; TDP-43 pathology in sporadic ALS occurs in motor neurons lacking RNA editing enzyme ADAR2; Acta Neuropathol , 120 , 75-84 (2010)
• 原著論文18: Sasaki S, Aoki M, Nagai M etal.; Mitochondrial alterations in transgenic mice with an H46R mutant Cu/Zn superoxide dismutase gene; J Neuropathol Exp Neurol , 68 , 365-373 (2009)
• 原著論文19: Takeuchi S, Fujiwara N, Ido A etal.; Induction of protective immunity by vaccination with wild-type apo SOD1 in the mutant SOD1 transgenic mice ; J Neuropathol Exp Neurol , 69 , 1044-1056 (2010)
• 原著論文20: Hasegawa M, Arai T, Nonaka T etal.; Phosphorylated TDP-43 in frontotemporal lobar degeneration and amyotrophic lateral sclerosis; Ann Neurol , 64 , 60-70 (2008)

公開日・更新日

• 公開日: 2014-05-22
• 更新日: -

収支報告書

• 文献番号: 201024045Z