文献情報
文献番号
200200189A
報告書区分
総括
研究課題名
脳アミロイド画像法によるアルツハイマー病の早期診断と予防医学
課題番号
-
研究年度
平成14(2002)年度
研究代表者(所属機関)
荒井 啓行(東北大学医学部附属病院)
研究分担者(所属機関)
- 澤田徹(ビーエフ研究所所長)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 総合的プロジェクト研究分野 長寿科学総合研究
研究開始年度
平成14(2002)年度
研究終了予定年度
平成16(2004)年度
研究費
8,000,000円
研究者交替、所属機関変更
-
研究報告書（概要版）
研究目的
アルツハイマー病の臨床診断基準としてもっとも広く使用されているNINCDS-ADRDAやDSM-IVの診断基準では、アルツハイマー病の診断には記憶障害のみならず、失語・失行なども見られ、複数の脳領域で高次機能が障害された結果として、以前の日常生活機能レベルからダウンし自立した生活が維持できないこととされている。従って、①記憶障害は明らかであるが、その他の認知機能は正常で日常生活に大きな影響が及んでいない場合、或いは②軽度の記銘力低下、言語機能低下、視空間機能低下、注意分割機能低下など複数の高次機能障害があるが、その総和としての機能低下が痴呆といえるレベルにまで達していない場合は、操作診断上はアルツハイマー病とは言えないこととになる。このように、正常とも言い難いが、一方痴呆とすることもためらわれるようなグレイゾーンに対して、主としてヨーロッパの研究者はAge-associated memory impairmentやAge-associated cognitive decline などと呼び、正常加齢現象の行きつく先として認知機能低下が(ある程度は)起こりうると考えてきた。これに対してPetersen らを始めとする米国グループは、上記のような知的グレイゾーンに対して、Mild cognitive impairment(MCI;軽度認知機能障害)という概念を提唱し、認知機能低下は加齢のみでは説明されず、病的状態であると考えた。従って、MCIは症状は軽度であっても、将来痴呆へと進行する可能性のある前駆段階と考えた。Petersenらによれば健忘型MCIとは、①本人または家族から年齢や教育歴では説明されない記憶障害の訴えがあり、客観的な検査でそれが証明される。②記憶以外の全般的な認知機能は概ね保持されており、日常生活機能に支障を来たしていないので痴呆の診断基準を満たさないとされている。米国神経学会からのEBMとして、①MMSEを用いて広くMCIをスクリーニングすることが可能であること;②痴呆へと進行する危険性が高いので、慎重なFollow-upが必要である;③MCIからADへのConversionを如何に抑制するかということを指標に臨床治験が進行中であることが報告されている。一方、Karolinska研究所のWahlundらは、アルツハイマー病に対する薬物治療が一般臨床の場に登場し、またいくつもの治療薬が今後開発されていく中で、現在の診断基準を踏まえつつアルツハイマー病での特異的な病理変化を反映するようなBiomarkerを診断項目に盛り込むことでアルツハイマー病の診断精度を一層上げていく必要性を述べている。特に現在の診断基準では早期診断に難点があり、何らかの補助診断法を取り入れていくべきであると指摘している。そのような予測因子研究として、MCI患者における機能画像法を用いた後部帯状回の血流・代謝の低下、定量MRI画像法を用いた内側側頭葉の萎縮、脳脊髄液タウ蛋白定量などが試みられているが、アミロイドカスケード仮説によると、病理学的にはアミロイド-b蛋白(Ab)の沈着が上流側に位置し、神経原繊維変化と神経細胞死はその下流側にくる時系列が考えられている。これを実際の臨床と重ね合わせてみるとどうなるであろうか?臨床的に痴呆の最初期段階であるMCIですでにCSF/phospho-tauとCSF-tauの両者が上昇していることは、この段階で少なくとも一部の脳領域においては神経原繊維変化と神経細胞死が広範に生じている結果と考えざるを得ない。Massachusetts総合病院のHymanらの研究グループは、死亡前の認知機能が詳細に調べられている20例の剖検脳を用いて、そのEntorhinal Cortexにおける病理所見を報告している。Entorhinal Cortexは、多くの連合野からの投射を受け海馬と密接に繊維連絡している記憶機能にとって重
要な中継点である。彼らは、very early ADとされている4例(平均年齢84歳)では、1)認知機能正常の高齢者(平均年齢75歳)10例に比して、Entorhinal Cortexでの全神経細胞数は約70%にまで減少しており、特にLayerⅡでは60%にまで、またLayerⅣでは40%にまで減少していた。2)多数の神経原線維変化や老人斑の出現が見られ、その程度は十分にADの病理診断基準を満たすものであった。3)一方、認知機能正常の高齢者10例では、60から90歳にいたるまで全神経細胞数に減少はなくその数は一定に保たれていたと報告している。この論文から読み取れることは、MCIとは、正常高齢者とは一線を画し明らかにADへ向けてトリガーされた状態であること、および神経細胞の脱落があまりに高度であることより病理過程そのものはかなり以前からスタートしていたと考えざるを得ないということである。この臨床と病理像のGapを埋めるものとして、現在開発が急がれているのがアミロイド画像法である27。アミロイド画像法は、Abに結合する特異性の高いリガンドの放射性ラベル体を用い、脳に沈着しているAbを可視化しようとする試みである。この方法は、脳脊髄液診断に比較して、1)Ab沈着というADの最初期病変を検出できる可能性がある;2)非侵襲的であるため繰り返し検査し、経過を観察することができることや症状のない正常者を対象とすることも可能である;3)Ab沈着は発症の20年以上前から始まっていることが指摘されており、今後予防医学の観点からもアミロイドワクチンなどの抗アミロイド療法と連動させることが可能である。などの優れた利点を有する。アミロイドリガンドは、Abに強い結合性を有するばかりでなく、1)脳血液関門をスムースに通過する;2)Abと結合しなかった非結合型は、すみやかに脳から血液に排除される;3)生体毒性が低く催奇形性も認められない。という特性を備えていなければならない。
要な中継点である。彼らは、very early ADとされている4例(平均年齢84歳)では、1)認知機能正常の高齢者(平均年齢75歳)10例に比して、Entorhinal Cortexでの全神経細胞数は約70%にまで減少しており、特にLayerⅡでは60%にまで、またLayerⅣでは40%にまで減少していた。2)多数の神経原線維変化や老人斑の出現が見られ、その程度は十分にADの病理診断基準を満たすものであった。3)一方、認知機能正常の高齢者10例では、60から90歳にいたるまで全神経細胞数に減少はなくその数は一定に保たれていたと報告している。この論文から読み取れることは、MCIとは、正常高齢者とは一線を画し明らかにADへ向けてトリガーされた状態であること、および神経細胞の脱落があまりに高度であることより病理過程そのものはかなり以前からスタートしていたと考えざるを得ないということである。この臨床と病理像のGapを埋めるものとして、現在開発が急がれているのがアミロイド画像法である27。アミロイド画像法は、Abに結合する特異性の高いリガンドの放射性ラベル体を用い、脳に沈着しているAbを可視化しようとする試みである。この方法は、脳脊髄液診断に比較して、1)Ab沈着というADの最初期病変を検出できる可能性がある;2)非侵襲的であるため繰り返し検査し、経過を観察することができることや症状のない正常者を対象とすることも可能である;3)Ab沈着は発症の20年以上前から始まっていることが指摘されており、今後予防医学の観点からもアミロイドワクチンなどの抗アミロイド療法と連動させることが可能である。などの優れた利点を有する。アミロイドリガンドは、Abに強い結合性を有するばかりでなく、1)脳血液関門をスムースに通過する;2)Abと結合しなかった非結合型は、すみやかに脳から血液に排除される;3)生体毒性が低く催奇形性も認められない。という特性を備えていなければならない。
研究方法
1. 外部委託にて候補化合物を合成し、アミロイドとの結合性をScreeningする。
2. 静注し、脳血液関門透過性を検討する。
3. APP mutationを持った遺伝子改変マウスモデルを用い、老人斑との反応性を検討する。
4. アルツハイマー病剖検脳をFormalin固定し、6μmの切片を免疫染色する。連続切片を候補化合物(蛍光を有する)で処理し、老人斑や神経原繊維変化を認識するか否かを検討する。
5. 急性毒性試験をマウスで実施する。
2. 静注し、脳血液関門透過性を検討する。
3. APP mutationを持った遺伝子改変マウスモデルを用い、老人斑との反応性を検討する。
4. アルツハイマー病剖検脳をFormalin固定し、6μmの切片を免疫染色する。連続切片を候補化合物(蛍光を有する)で処理し、老人斑や神経原繊維変化を認識するか否かを検討する。
5. 急性毒性試験をマウスで実施する。
結果と考察
C. 研究結果
1) BF-108:いくつかの候補化合物の中から、選択されたものにBF-108がある。BF-108は、Acridine Orangeの誘導体であり、Formalin固定したアルツハイマー病脳の免疫組織化学標本において、老人斑と神経原繊維変化の両方を認識した。
2) BF-108は、APP遺伝子改変マウスにおける老人斑Abに結合する。
3) 末梢から静注されたBF-108は、脳に入り、InjectされたFibrillar Abと結合した。
4) BF-108以外にも、リード化合物となりうる複数系統の化合物を見出した。その中には、ADのもう一つの重要な神経病理所見である神経原繊維変化を認識する化合物も見出されている。
D. 考察
今後のアルツハイマー病の臨床は、動脈硬化の診断・治療に類似してくると思われる。蓄積されたアミロイドを画像化する方法は、ある特定の人がアルツハイマー病を発症するリスクを評価する上で重要である。 これは、高血圧、糖尿病、高脂血症などにより動脈硬化が進み、脳梗塞が発症するリスクが高まるのと似ている。時系列的に「アミロイドが上流側、タウ・神経細胞死が下流側」と考えるとアミロイド沈着を検出することが、本来の早期診断であると考えられる。現在世界各国で開発が進められているAb産生阻害剤やアミロイドワクチン療法と連動させることにより、近い将来、アルツハイマー病の発症前診断と予防が可能となることを実現させねばならない。
1) BF-108:いくつかの候補化合物の中から、選択されたものにBF-108がある。BF-108は、Acridine Orangeの誘導体であり、Formalin固定したアルツハイマー病脳の免疫組織化学標本において、老人斑と神経原繊維変化の両方を認識した。
2) BF-108は、APP遺伝子改変マウスにおける老人斑Abに結合する。
3) 末梢から静注されたBF-108は、脳に入り、InjectされたFibrillar Abと結合した。
4) BF-108以外にも、リード化合物となりうる複数系統の化合物を見出した。その中には、ADのもう一つの重要な神経病理所見である神経原繊維変化を認識する化合物も見出されている。
D. 考察
今後のアルツハイマー病の臨床は、動脈硬化の診断・治療に類似してくると思われる。蓄積されたアミロイドを画像化する方法は、ある特定の人がアルツハイマー病を発症するリスクを評価する上で重要である。 これは、高血圧、糖尿病、高脂血症などにより動脈硬化が進み、脳梗塞が発症するリスクが高まるのと似ている。時系列的に「アミロイドが上流側、タウ・神経細胞死が下流側」と考えるとアミロイド沈着を検出することが、本来の早期診断であると考えられる。現在世界各国で開発が進められているAb産生阻害剤やアミロイドワクチン療法と連動させることにより、近い将来、アルツハイマー病の発症前診断と予防が可能となることを実現させねばならない。
結論
近い将来、アミロイド画像診断法として使用しうるリガンドとなる候補化合物を見出した。現在、人での臨床試験を準備中である。
公開日・更新日
公開日
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更新日
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