認知症/神経変性疾患モデルショウジョウバエバンクの構築と変性蛋白質オリゴマーを標的とした共通の治療薬開発

文献情報

文献番号
201407011A
報告書区分
総括
研究課題名
認知症/神経変性疾患モデルショウジョウバエバンクの構築と変性蛋白質オリゴマーを標的とした共通の治療薬開発
課題番号
H24-創薬総合-一般-002
研究年度
平成26(2014)年度
研究代表者(所属機関)
永井　義隆(（独）国立精神・神経医療研究センター　神経研究所疾病研究第四部)
研究分担者(所属機関)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 【補助金】 創薬基盤推進研究
研究開始年度
平成24(2012)年度
研究終了予定年度
平成26(2014)年度
研究費
9,000,000円
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書（概要版）

研究目的
　加齢に伴って発症する認知症/神経変性疾患の克服は、我が国の厚生労働行政上重要な課題である。近年、アルツハイマー病（AD）、パーキンソン病（PD）、ポリグルタミン（PolyQ）病など多くの認知症/神経変性疾患では、様々な変性蛋白質のオリゴマー重合体により共通に神経変性が惹き起こされると考えられている。私たちはこれまで変性蛋白質オリゴマーを標的とした共通の治療薬開発研究を進め、in vitroアッセイ系を用いた１次スクリーニングにより大規模化合物ライブラリー（約45,000化合物）から約100種類の新規オリゴマー阻害化合物を同定している。
　本研究では、このような治療薬候補化合物の迅速・簡便なin vivoでの薬効評価に適する疾患ショウジョウバエモデルバンクを樹立し、認知症/神経変性疾患の分子標的治療薬を創薬することを目的として、以下の研究を行った。
研究方法
１）認知症/神経変性疾患モデルショウジョウバエバンクの構築
　認知症/神経変性疾患関連遺伝子を過剰発現、あるいはRNAi法により各遺伝子の発現をノックダウンするトランスジェニックショウジョウバエの作製・入手を進めた。

２）新規オリゴマー阻害化合物の疾患モデルショウジョウバエ/マウスを用いたハイスループット薬効評価による治療薬開発
　血液脳関門透過性・安全性が高い治療薬候補QX1について、PolyQ病モデルマウスの脳内PolyQ凝集体に対する影響を検討した。さらに、QX1のPolyQ病以外の他の神経変性疾患原因蛋白質、AD、FTD、PD、ALSなどの疾患モデルに対する治療効果を検討した。
結果と考察
１）認知症/神経変性疾患モデルショウジョウバエバンクの構築
　研究開始時点で合計46系統、H25年度末までに合計106系統の疾患モデルショウジョウバエを保有していた。H26年度は筋萎縮性側索硬化症（ALS）: 11系統、その他： 1系統の疾患モデルショウジョウバエを作製・入手し、合計118系統とした。

２）新規オリゴマー阻害化合物の疾患モデルショウジョウバエ/マウスを用いたハイスループット薬効評価による治療薬開発
　治療薬候補QX1の経口投与により、SCA1-Q154モデルマウスの脳内PolyQ凝集体形成が有意に抑制されることを明らかにした。
　また、QX1はPolyQ蛋白質だけでなく、Amyloid-βの凝集阻害活性も発揮することを明らかにした。しかしながら、QX1はAD、FTD、PD、ALSの疾患モデルショウジョウバエに対しては、いずれの複眼変性にも有意な抑制効果を示さなかった。さらに、ADモデルマウスAPPswe/PS1 dE9に対し、QX1の経口投与を行ったが、脳内アミロイド斑の有意な抑制効果を認めなかった。
結論
　本研究の結果から、in vitroアッセイ系から得られた新規オリゴマー阻害化合物の迅速・簡便なin vivoでの薬効評価として疾患モデルショウジョウバエ有用であることが確認され、今後、QX1をはじめとした疾患モデルマウスで有効性を示す薬剤の同定が期待される。

公開日・更新日

公開日
2015-06-03
更新日
-

研究報告書（PDF）

文献情報

文献番号
201407011B
報告書区分
総合
研究課題名
認知症/神経変性疾患モデルショウジョウバエバンクの構築と変性蛋白質オリゴマーを標的とした共通の治療薬開発
課題番号
H24-創薬総合-一般-002
研究年度
平成26(2014)年度
研究代表者(所属機関)
永井　義隆(（独）国立精神・神経医療研究センター　神経研究所疾病研究第四部)
研究分担者(所属機関)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 【補助金】 創薬基盤推進研究
研究開始年度
平成24(2012)年度
研究終了予定年度
平成26(2014)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
　加齢に伴って発症する認知症/神経変性疾患の克服は、我が国の厚生労働行政上重要な課題である。近年、アルツハイマー病、パーキンソン病、ポリグルタミン病など多くの認知症/神経変性疾患では、様々な変性蛋白質のオリゴマー重合体により共通に神経変性が惹き起こされると考えられている。私たちはこれまで変性蛋白質オリゴマーを標的とした共通の治療薬開発研究を進め、in vitroアッセイ系を用いた１次スクリーニングにより大規模化合物ライブラリー（約45,000化合物）から約100種類の新規オリゴマー阻害化合物を同定している。
　本研究では、このような治療薬候補化合物の迅速・簡便なin vivoでの薬効評価に適する疾患ショウジョウバエモデルバンクを樹立し、認知症/神経変性疾患の分子標的治療薬を創薬することを目的として、以下の研究を行った。
研究方法
１）認知症/神経変性疾患モデルショウジョウバエバンクの構築
　認知症/神経変性疾患関連遺伝子を過剰発現、あるいはRNAi法により各遺伝子の発現をノックダウンするトランスジェニックショウジョウバエの作製・入手を進めた。

２）新規オリゴマー阻害化合物の疾患モデルショウジョウバエ/マウスを用いたハイスループット薬効評価による治療薬開発
　研究開始時点で同定していた約100種類の１次ヒットPolyQ蛋白質オリゴマー阻害化合物うち、入手可能であった14種類についてPolyQ病モデルショウジョウバエを用いた薬効評価を行った。また、PolyQ蛋白質以外の、Amyloid-β、Tau、α-Synucleinなどの変性蛋白質オリゴマーの阻害活性を評価した。さらに、PolyQ病、AD、PDなど様々な神経変性疾患モデルショウジョウバエに対する有効性を評価した。
　一方、血液脳関門透過性・ヒトへの安全性が高く、PolyQ病モデルショウジョウバエへの有効性を確認した治療薬候補QX1について、PolyQ病モデルマウスに対する治療効果を検討した。また、QX1のPolyQ病以外の他の神経変性疾患原因蛋白質、AD、FTD、PD、ALSなどの疾患モデルに対する治療効果を検討した。
結果と考察
１）認知症/神経変性疾患モデルショウジョウバエバンクの構築
　研究開始時点で合計46系統の疾患モデルショウジョウバエを保有し、H24年度末までに91系統、H25年度末までに106系統、そしてH26年度末までに、アルツハイマー病（AD）: 9系統、前頭側頭葉型認知症（FTD）: 6系統、パーキンソン病（PD）: 27系統、筋萎縮性側索硬化症（ALS）: 45系統、ポリグルタミン（PolyQ）病： 21系統、その他： 10系統の合計118系統を作製・整備した。

２）新規オリゴマー阻害化合物の疾患モデルショウジョウバエ/マウスを用いたハイスループット薬効評価による治療薬開発
　14種類の１次ヒットPolyQ蛋白質オリゴマー阻害化合物をPolyQ病モデルショウジョウバエに投与したところ、複眼変性の抑制効果を認める8化合物を同定した。また、PolyQ蛋白質だけでなく、Amyloid-β、Tau、α-Synucleinなどの変性蛋白質のオリゴマー阻害活性を発揮する3化合物を同定した。さらにこのうち、PolyQ病、AD、PDいずれの疾患モデルショウジョウバエの複眼変性も抑制する化合物QX2を同定した。
　治療薬候補QX1の経口投与により脊髄小脳失調症１型モデルSCA1-Q154と球脊髄性筋萎縮症モデルAR-Q97の２つのPolyQ病モデルの運動障害が有意に改善されることを明らかにした。そして、SCA1-Q154マウスの脳内PolyQ凝集体形成が有意に抑制されることも確認した。さらに、QX1はPolyQ蛋白質だけでなく、Amyloid-βの凝集阻害活性も発揮することを明らかにしたが、AD、FTD、PD、ALSなどの疾患モデルショウジョウバエ、ADモデルマウスAPPswe/PS1 dE9に対する有効性は明らかではなかった。
結論
　本研究の結果から、in vitroアッセイ系から得られた新規オリゴマー阻害化合物の迅速・簡便なin vivoでの薬効評価として疾患モデルショウジョウバエ有用であることが確認され、今後、QX1をはじめとした疾患モデルマウスで有効性を示す薬剤の同定が期待される。

公開日・更新日

公開日
2015-06-03
更新日
-

研究報告書（PDF）

行政効果報告

文献番号
201407011C

成果

専門的・学術的観点からの成果
本研究では、治療薬候補化合物の迅速・簡便なin vivoでの薬効評価に適するハイスループット動物モデルとして、疾患ショウジョウバエモデルバンクの樹立・整備を行い、アルツハイマー病9系統、前頭側頭葉型認知症6系統、パーキンソン病27系統、筋萎縮性側索硬化症45系統、ポリグルタミン（PolyQ）病21系統、その他10系統の合計118系統の神経変性疾患モデルショウジョウバエを作製・整備した
臨床的観点からの成果
本研究では、疾患ショウジョウバエモデルバンクを活用して、in vitroアッセイ系を用いたスクリーニングから同定したPolyQオリゴマー阻害化合物の有効性を検討し、PolyQ病モデルショウジョウバエに治療効果を認める8化合物を同定した。このうち、血液脳関門透過性・安全性が高い治療薬候補QX1について、PolyQ病モデルマウスへの治療効果も明らかにし、臨床応用の可能性を示した。
ガイドライン等の開発
特になし。
その他行政的観点からの成果
特になし。
その他のインパクト
　本研究で得られた研究成果の論文発表（Takeuchi T., et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112: E2497-2506, 2015) について、以下のマスコミ報道があった。
・2015/04/28、JSTプレスリリース
・2015/04/28、日経プレスリリース
・2015/04/29、日刊工業新聞
・2015/04/30、化学工業日報
・2015/05/15、科学新聞
・2015/06/08、日本経済新聞

発表件数

原著論文（和文）
0件
原著論文（英文等）
15件
その他論文(和文)
6件
その他論文(英文等)
2件
学会発表(国内学会)
33件
学会発表(国際学会等)
19件
その他成果(特許の出願)
3件
その他成果(特許の取得)
0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)
0件

特許

特許の名称
血液脳関門透過性ペプチド
詳細情報
分類:
特許番号: 特願 2015-052967
発明者名: 武内敏秀、永井義隆、中川慎介、丹羽正美、道具伸也、片岡泰文、高田芙友子
権利者名: 京都大学、国立精神・神経医療研究センター、長崎大学・ファーマコセル株式会社、福岡大学
出願年月日: 20150317
国内外の別: 国内
特許の名称
ALSの原因タンパク毒性を軽減する核酸
詳細情報
分類:
特許番号: 特願 2014-244034
発明者名: 石川欽也、水澤英洋、永井義隆、横田隆徳、石黒太郎、佐藤望、和田圭司
権利者名: 東京医科歯科大学、国立精神・神経医療研究センター
出願年月日: 20141202
国内外の別: 国内
特許の名称
脊髄小脳失調症31型（SCA31）治療剤
詳細情報
分類:
特許番号: 特願 2014-244350
発明者名: 石川欽也、水澤英洋、永井義隆、石黒太郎、佐藤望、和田圭司
権利者名: 東京医科歯科大学、国立精神・神経医療研究センター
出願年月日: 20141202
国内外の別: 国内

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）

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ります。

原著論文1
Sasayama H., et al.
Knockdown of the Drosophila Fused in Sarcoma (FUS) homologue causes deficient locomotive behavior and shortening of motoneuron terminal branches.
PLoS One , 7 (6) , e39483-  (2012)
10.1371/journal.pone.0039483
原著論文2
Suzuki M., et al.
Calcium leak through ryanodine receptor is involved in neuronal death induced by mutant huntingtin.
Biochem. Biophys. Res. Commun. , 429 (1-2) , 18-23  (2012)
10.1016/j.bbrc.2012.10.107
原著論文3
Popiel H.A., et al.
Hsp40 exerts therapeutic effects on polyglutamine disease mice via a non-cell autonomous mechanism.
PLoS One , 7 (11) , e51069-  (2012)
10.1371/journal.pone.0051069
原著論文4
Higashi S., et al.
TDP-43 associates with stalled ribosomes and contributes to cell survival during cellular stress.
J. Neurochem. , 126 (3) , 288-300  (2013)
10.1111/jnc.12194
原著論文5
Togashi K., et al.
Na+/H+ exchangers induce autophagy in neurons and inhibit polyglutamine-induced aggregate formation.
PLoS One , 8 (11) , e81313-  (2013)
10.1371/journal.pone.0081313
原著論文6
Azuma Y., et al.
Identification of ter94, Drosophila VCP, as a strong modulator of motor neuron degeneration induced by knockdown of Caz, Drosophila FUS.
Hum. Mol. Genet. , 23 (13) , 3467-3480  (2014)
10.1093/hmg/ddu055
原著論文7
Miura E., et al.
VPS35 dysfunction causes retromer depletion and impairs lysosomal degradation of α-synuclein, leading to exacerbation of α-synuclein neurotoxicity in Drosophila.
Neurobiol. Dis. , 71 , 1-13  (2014)
10.1016/j.nbd.2014.07.014
原著論文8
Saitoh Y., et al.
p62 plays a protective role in the autophagic clearance of polyglutamine aggregates in polyglutamine disease model flies.
J. Biol. Chem. , 290 (3) , 1442-1453  (2015)
10.1074/jbc.M114.590281
原著論文9
Takahashi M., et al.
Normalization of overexpressed α-synuclein causing Parkinson’s disease by a moderate gene silencing with RNA interference.
Mol. Ther. Nucleic Acids , 4 , e241-  (2015)
10.1038/mtna.2015.14
原著論文10
Takeuchi T., et al.
Intercellular chaperone transmission via exosomes contributes to maintenance of protein homeostasis at the multicellular organismal level.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. , 112 (19) , E2497-E2506  (2015)
10.1073/pnas.1412651112
原著論文11
Suzuki M., et al.
Glucocerebrosidase deficiency accelerates an accumulation of proteinase K-resistant α-synuclein and aggravates neurodegeneration in a Drosophila model of Parkinson’s disease.
Hum. Mol. Genet. , 24 (23) , 6675-6686  (2015)
10.1093/hmg/ddv372
原著論文12
Ishiguro T., et al.
Regulatory role of RNA chaperone TDP-43 for RNA misfolding and repeat-associated translation in SCA31.
Neuron , 94 (1) , 108-124  (2017)
10.1016/j.neuron.2017.02.046
原著論文13
Lo Piccolo L., et al.
FUS toxicity is rescued by the modulation of lncRNA hsrω expression in Drosophila melanogaster.
Sci. Rep. , 7 (1) , 15660 -  (2017)
10.1038/s41598-017-15944-y
原著論文14
Yoshida S., et al.
Parkinson’s disease-linked DNAJC13 mutation aggravates α-synuclein-induced neurotoxicity through perturbation of endosomal trafficking.
Hum. Mol. Genet. , 27 (5) , 823-836  (2018)
10.1093/hmg/ddy003
原著論文15
Kushimura Y., et al.
Overexpression of ter94, Drosophila VCP, improved motor neuron degeneration induced by knockdown of TBPH, Drosophila TDP-43.
Am. J. Neurodegener. Dis. , 7 (1) , 11-31  (2018)

公開日・更新日

公開日
2016-01-28
更新日
2019-06-05

収支報告書

文献番号
201407011Z