2026/03/10 更新

写真a

ヨコイ サトシ
横井 聡
YOKOI Satoshi
所属
大学院医学系研究科 総合保健学専攻 オミックス医療科学 准教授
大学院担当
大学院医学系研究科
学部担当
医学部(保健学科)
職名
准教授

学位 1

  1. 博士(医学) ( 2017年11月   名古屋大学 ) 

研究キーワード 5

  1. 筋萎縮性側索硬化症

  2. 前頭側頭葉変性症

  3. シナプス形態

  4. RNA代謝

  5. FUS

研究分野 1

  1. ライフサイエンス / 神経内科学  / Neurology, Neuroscience

 

論文 11

  1. Neuronal TDP-43 regulates myelin formation via neurexin 1 mRNA stabilization. 国際誌 Open Access

    Jiayi Li, Yohei Iguchi, Kenji Yoshida, Daisuke Kato, Kunihiko Araki, Kenta Kobayashi, Satoshi Yokoi, Rei Yoshimoto, Madoka Iida, Yoshinobu Amakusa, Yu Kawakami, Takashi Yoshimura, Ryo Chikuchi, Koyo Tsujikawa, Yuichi Riku, Yasushi Iwasaki, Yohei Okada, Nobuhiko Ohno, Hiroaki Wake, Masahisa Katsuno

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   123 巻 ( 9 ) 頁: e2513642123   2026年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobar degeneration (FTLD) develop as spatial pathologies in which neurons and glial cells are interconnected. TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43) is a major pathological protein that is inextricably associated with ALS and FTLD. In this study, we investigated the roles of neuronal TDP-43 in neuron-oligodendrocyte interactions using neuron-specific TDP-43 knockout (TDP-43cKO) mice. TDP-43 depletion in neurons induced hypomyelination, which was confirmed by immunohistochemistry and ultrastructural analysis. In addition, conduction disturbance was revealed by electrophysiological analysis. The hypomyelination of TDP-43cKO mouse was restored by cytoplasmic TDP-43 supplementation in neurons. Neuron-specific transcriptome analysis revealed that neurexin 1 (NRXN1) is the regulatory target of TDP-43, which promotes myelin formation. The hypomyelination of TDP-43cKO mice was also restored by NRXN1b supplementation in neurons. We further confirmed that TDP-43 stabilizes Nrxn1 mRNA by binding to the Nrxn1 3'untranslated region (3'UTR). Although TDP-43cKO exhibited impaired recognition memory, the supplementation of NRXN1 in the hippocampus recovered the memory disturbances. In conclusion, this study demonstrates the neuron-oligodendrocyte interaction mediated by neuronal TDP-43 via NRXN1 mRNA stabilization. These findings shed light on neuron-oligodendrocyte interaction in the disease mechanisms of ALS/FTLD.

    DOI: 10.1073/pnas.2513642123

    Open Access

    PubMed

  2. The TDP-43I383V heterozygous mutation results in increased TDP-43 expression and altered neuronal activity in ALS patient-derived iPSC motor neurons. 国際誌 Open Access

    Ryo Chikuchi, Yuta Kato, Aya Tomatsu, Shuto Nishisaki, Yu Kawakami, Takashi Yoshimura, Jiayi Li, Yohei Iguchi, Kazunari Onodera, Rina Hashimoto, Ikuko Aiba, Ryoichi Nakamura, Genki Tohnai, Naoki Atsuta, Gen Sobue, Yohei Okada, Masahisa Katsuno, Satoshi Yokoi

    Neuroscience research   222 巻   頁: 105003 - 105003   2026年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    TAR-binding protein 43 (TDP-43) is a pathogenic RNA-binding protein associated with amyotrophic lateral sclerosis (ALS). To elucidate the pathogenesis of ALS, we generated induced pluripotent stem cells (iPSCs) from lymphoblastoid cell line (LCL) cells of an ALS patient with the TDP-43I383V heterozygous mutation. Furthermore, we generated isogenic wild-type iPSCs from wild-type LCL cells using scarless genome editing with CRISPR/Cas9. A modified iPSC-derived motor neuron culture method utilizing BrainPhys neuronal medium and rat astrocyte co-culture effectively promoted and maintained neuronal activity. Under these conditions, the TDP-43I383V heterozygous mutation resulted in increased TDP-43 protein expression through prolonged stabilization. Moreover, mutant iPSC-derived motor neurons showed increased numbers of pre-synapses and altered neuronal activity. These results suggest that the modified motor neuron culture method can help elucidate abnormalities in TDP-43 expression, synapse formation, and neuronal activity caused by the heterozygous TDP-43I383V mutation. The model developed in this study has the potential to facilitate the analysis of the early pathological phenotype of ALS.

    DOI: 10.1016/j.neures.2025.105003

    Open Access

    PubMed

  3. A novel m.14677 T > C variant in mitochondrial tRNAGlu gene causes chronic progressive external ophthalmoplegia. 国際誌 Open Access

    Nahoko Katayama Ueda, Masakazu Mimaki, Shota Ito, Ayuka Murakami, Satoshi Yokoi, Ichizo Nishino, Masahisa Katsuno, Yu-Ichi Goto

    Journal of human genetics     2025年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Chronic progressive external ophthalmoplegia (CPEO) is a mitochondrial disease characterized by progressive ptosis and ophthalmoplegia, caused by single deletions, point mutations, or multiple deletions in mitochondrial DNA (mtDNA). Most point mutations occur in tRNA genes. Here, we report a novel variant of the tRNAGlu gene associated with CPEO. A 45-year-old male presented with ptosis and external ophthalmoplegia; however, blood test results, including lactate levels and autoantibodies, were normal. CPEO was suspended, prompting additional myopathological examination, mtDNA sequencing analysis, long polymerase chain reaction (PCR) analysis, and single-fiber analysis to compare mutation loads between ragged-red fibers (RRFs) and non-RRFs. Histopathological examination revealed scattered COX-negative RRFs. No deletions were found in the mtDNA. MtDNA sequencing analysis revealed a novel variant, m.14677 T > C, in the tRNAGlu gene, with Sanger sequencing indicating 45% heteroplasmy in the muscle tissue. Single-fiber analysis showed a significantly higher mutation load of m.14677 T > C in RRFs (range: 25.3-92.8%; median: 88.1%; n = 6) compared with non-RRFs (range: 3.5-85.9%; median: 17.1%; n = 5) (P = 0.03). Based on the significantly higher mutation load in RRFs than in non-RRFs, pathological evidence of mitochondrial disease, and the mutation's occurrence at an evolutionarily conserved site, we concluded that m.14677 T > C, a novel variant of the tRNAGlu gene, is the cause of CPEO. Biochemical and histopathological examinations of muscle tissue, combined with single-fiber analysis, are valuable tools for evaluating mtDNA variants, particularly those within tRNA genes.

    DOI: 10.1038/s10038-025-01381-7

    Open Access

    PubMed

  4. Truncation mutation of CHMP2B disrupts late endosome function but reduces TDP-43 aggregation through HSP70 upregulation. 国際誌 Open Access

    Yohei Iguchi, Yuhei Takahashi, Jiayi Li, Yoshinobu Amakusa, Yu Kawakami, Takashi Yoshimura, Ryo Chikuchi, Madoka Iida, Satoshi Yokoi, Masahisa Katsuno

    Neurochemistry international   187 巻   頁: 105982 - 105982   2025年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43)-positive cytoplasmic aggregation is a pathological hallmark of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobar degeneration (FTLD). This aggregation contributes substantially to the neurodegeneration of ALS and FTLD. The endosome, a key component of membrane trafficking in eukaryotic cells and is involved in the autophagy-lysosome pathway. Endosome-related genes such as CHMP2B, Alsin, and TMEM106B, are either causative or act as genetic modifiers in ALS and FTLD. However, the association between endosomal functions and TDP-43 aggregations remain poorly understood. The C-terminal truncation mutation CHMP2B, which causes frontotemporal dementia associated with chromosome 3 (FTD3), disrupts late endosome (LE)-lysosomes fusion. Nevertheless, FTD3 does not induce TDP-43 pathology. In this study, we showed that CHMP2B mutation-induced LE dysfunction promotes TDP-43 aggregate degradation through enhanced recruitment to juxtanuclear quality control compartments. Transcriptomic analysis revealed that CHMP2Bintron5 overexpression upregulates HSP70 expression. New insights into the connection between CMHP2B and HSP70 as well as the role of HSP70-mediated membrane trafficking in TDP-43 aggregation, offer a valuable understanding of the disease mechanism of ALS and FTLD.

    DOI: 10.1016/j.neuint.2025.105982

    Open Access

    PubMed

  5. Downregulation of NEAT1 due to loss of TDP-43 function exacerbates motor neuron degeneration in amyotrophic lateral sclerosis. 国際誌 Open Access

    Yu Kawakami, Yohei Iguchi, Jiayi Li, Yoshinobu Amakusa, Takashi Yoshimura, Ryo Chikuchi, Satoshi Yokoi, Madoka Iida, Yuichi Riku, Yasushi Iwasaki, Tetsuro Hirose, Shinichi Nakagawa, Masahisa Katsuno

    Brain communications   7 巻 ( 4 ) 頁: fcaf261   2025年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43) is of particular interest in the pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). It has been speculated that loss of nuclear TDP-43 and its cytoplasmic aggregation contributes to neurodegeneration. Although considerable attention has been paid to RNA metabolism in TDP-43 function, TDP-43 is also known to act as a transcription factor. This study found that the expression of Nuclear-enriched abundant transcript 1 (NEAT1), a long-non-coding RNA, was substantially downregulated in motor neurons with nuclear TDP-43 loss, but upregulated in those with preserved nuclear TDP-43, in the postmortem spinal cords of patients with sporadic ALS. TDP-43 depletion induced Neat1 downregulation in Neuro2a cells, primary cortical neurons, and mouse spinal motor neurons. Furthermore, TDP-43 was found to positively regulate NEAT1 at the transcriptional level. Finally, Neat1 knockout exacerbates neurodegeneration of hSOD1G93A mice accompanied by increased misfolded superoxide dismutase 1 (SOD1) aggregations. Transcriptome analysis revealed that Neat1 knockout reduced protein folding-related genes, such as heat shock protein family A member 1A (Hspa1a), in the spinal cords of hSOD1G93A mice. Our results indicated that the loss of TDP-43 function enhances ALS neurodegeneration by losing the protective effect of NEAT1.

    DOI: 10.1093/braincomms/fcaf261

    Open Access

    PubMed

  6. Autoantibodies Against Dihydrolipoamide S-Acetyltransferase in Immune-Mediated Neuropathies 国際誌 Open Access

    Fukami Y., Iijima M., Koike H.H., Yagi S., Furukawa S., Mouri N., Ouchida J., Murakami A., Iida M., Yokoi S., Hashizume A., Iguchi Y., Imagama S., Katsuno M.

    Neurology(R) neuroimmunology & neuroinflammation   11 巻 ( 2 ) 頁: e200199   2024年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Neurology(R) neuroimmunology & neuroinflammation  

    BACKGROUND AND OBJECTIVES: This study aimed to identify disease-related autoantibodies in the serum of patients with immune-mediated neuropathies including chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy (CIDP) and to investigate the clinical characteristics of patients with these antibodies. METHODS: Proteins extracted from mouse brain tissue were used to react with sera from patients with CIDP by western blotting (WB) to determine the presence of common bands. Positive bands were then identified by mass spectrometry and confirmed for reactivity with patient sera using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and WB. Reactivity was further confirmed by cell-based and tissue-based indirect immunofluorescence assays. The clinical characteristics of patients with candidate autoantibody-positive CIDP were analyzed, and their association with other neurologic diseases was also investigated. RESULTS: Screening of 78 CIDP patient sera by WB revealed a positive band around 60-70 kDa identified as dihydrolipoamide S-acetyltransferase (DLAT) by immunoprecipitation and mass spectrometry. Serum immunoglobulin G (IgG) and IgM antibodies' reactivity to recombinant DLAT was confirmed using ELISA and WB. A relatively high reactivity was observed in 29 of 160 (18%) patients with CIDP, followed by patients with sensory neuropathy (6/58, 10%) and patients with MS (2/47, 4%), but not in patients with Guillain-Barré syndrome (0/27), patients with hereditary neuropathy (0/40), and healthy controls (0/26). Both the cell-based and tissue-based assays confirmed reactivity in 26 of 33 patients with CIDP. Comparing the clinical characteristics of patients with CIDP with anti-DLAT antibodies (n = 29) with those of negative cases (n = 131), a higher percentage of patients had comorbid sensory ataxia (69% vs 37%), cranial nerve disorders (24% vs 9%), and malignancy (20% vs 5%). A high DLAT expression was observed in human autopsy dorsal root ganglia, confirming the reactivity of patient serum with mouse dorsal root ganglion cells. DISCUSSION: Reactivity to DLAT was confirmed in patient sera, mainly in patients with CIDP. DLAT is highly expressed in the dorsal root ganglion cells, and anti-DLAT antibody may serve as a biomarker for sensory-dominant neuropathies.

    DOI: 10.1212/NXI.0000000000200199

    Open Access

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  7. IκB kinase phosphorylates cytoplasmic TDP-43 and promotes its proteasome degradation 国際誌 Open Access

    Iguchi, Y; Takahashi, Y; Li, JY; Araki, K; Amakusa, Y; Kawakami, Y; Kobayashi, K; Yokoi, S; Katsuno, M

    JOURNAL OF CELL BIOLOGY   223 巻 ( 2 )   2024年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Cell Biology  

    Cytoplasmic aggregation of TDP-43 in neurons is a pathological feature common to amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobar degeneration (FTLD). We demonstrate that the IκB kinase (IKK) complex promotes the degradation of cytoplasmic TDP-43 through proteasomes. While IKKβ is a major factor in TDP-43 degradation, IKKα acts as a cofactor, and NEMO functions as a scaffold for the recruitment of TDP-43 to the IKK complex. Furthermore, we identified IKKβ-induced phosphorylation sites of TDP-43 and found that phosphorylation at Thr8 and Ser92 is important for the reduction of TDP-43 by IKK. TDP-43 phosphorylation at Ser92 was detected in a pattern different from that of C-terminal phosphorylation in the pathological inclusion of ALS. IKKβ was also found to significantly reduce the expression level and toxicity of the disease-causing TDP-43 mutation. Finally, the favorable effect of IKKβ on TDP-43 aggregation was confirmed in the hippocampus of mice. IKK and the N-terminal phosphorylation of TDP-43 are potential therapeutic targets for ALS and FTLD.

    DOI: 10.1083/jcb.202302048

    Open Access

    Web of Science

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  8. iPS細胞由来運動神経細胞を用いたALSの発症メカニズムの解明

    横井 聡, 勝野 雅央

    ファルマシア   60 巻 ( 5 ) 頁: 414 - 418   2024年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本薬学会  

    <p>筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis: ALS)は運動神経の変性により歩行障害、呼吸障害、嚥下障害が進行し、日常生活動作に大きく障害を来す神経変性疾患である。iPS細胞由来運動神経を用いた治療薬開発が近年進展しているが、発症メカニズム解明はまだ途上である。病態解明の難しさ、それを克服する研究の現状について紹介する。</p>

    DOI: 10.14894/faruawpsj.60.5_414

    CiNii Research

  9. The<i> SYNGAP1</i> 3'UTR Variant in ALS Patients Causes Aberrant<i> SYNGAP1</i> Splicing and Dendritic Spine Loss by Recruiting HNRNPK 国際誌 Open Access

    Yokoi Satoshi, Ito Takuji, Sahashi Kentaro, Nakatochi Masahiro, Nakamura Ryoichi, Tohnai Genki, Fujioka Yusuke, Ishigaki Shinsuke, Udagawa Tsuyoshi, Izumi Yuishin, Morita Mitsuya, Kano Osamu, Oda Masaya, Sone Takefumi, Okano Hideyuki, Atsuta Naoki, Katsuno Masahisa, Okada Yohei, Sobue Gen

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   42 巻 ( 47 ) 頁: 8881 - 8896   2022年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Neuroscience  

    Fused in sarcoma (FUS) is a pathogenic RNA-binding protein in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). We previously reported that FUS stabilizes Synaptic Ras-GTPase activating protein 1 (Syngap1) mRNA at its 39 untranslated region (UTR) and maintains spine maturation. To elucidate the pathologic roles of this mechanism in ALS patients, we identified the SYNGAP1 39UTR variant rs149438267 in seven (four males and three females) out of 807 ALS patients at the FUS binding site from a multicenter cohort in Japan. Human-induced pluripotent stem cell (hiPSC)-derived motor neurons with the SYNGAP1 variant showed aberrant splicing, increased isoform α1 levels, and decreased isoform c levels, which caused dendritic spine loss. Moreover, the SYNGAP1 variant excessively recruited FUS and heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K (HNRNPK), and antisense oligonucleotides (ASOs) blocking HNRNPK altered aberrant splicing and ameliorated dendritic spine loss. These data suggest that excessive recruitment of RNA-binding proteins, especially HNRNPK, as well as changes in SYNGAP1 isoforms, are crucial for spine formation in motor neurons.

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0455-22.2022

    Open Access

    Web of Science

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  10. 中枢神経原発の成人T細胞白血病・リンパ腫の1例

    長井 尚哉, 川井 恒, 田岡 俊昭, 伊藤 信嗣, 長縄 慎二, 加賀谷 裕介, 寺倉 精太郎, 横井 聡, 勝野 雅央, 河野 奨, 下山 芳江

    Japanese Journal of Radiology   40 巻 ( Suppl. ) 頁: 25 - 25   2022年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(公社)日本医学放射線学会  

  11. A case of sporadic late-onset nemaline myopathy with monoclonal gammopathy of undetermined significance: long-term observation of neurological symptoms after autologous stem-cell transplantation Open Access

    Ando Takashi, Sato Takahiko, Kurahashi Shingo, Kawaguchi Yuka, Kagaya Yusuke, Ozawa Yukiyasu, Hirano Satoko, Goto Yoji, Mano Kazuo, Yokoi Satoshi, Nakamura Tomohiko, Murakami Ayuka, Noda Seiya, Kimura Seigo, Sone Jun, Kuru Satoshi, Sobue Gen, Katsuno Masahisa

    NAGOYA JOURNAL OF MEDICAL SCIENCE   83 巻 ( 3 ) 頁: 641 - 647   2021年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nagoya Journal of Medical Science  

    A 47-year-old woman presented with progressive limb weakness. A neurological examination revealed proximal dominant symmetrical muscle weakness in her limbs, and electromyography revealed complex repetitive discharges and short motor unit potentials with positive sharp waves in the biceps. We observed early recruitment in the quadriceps, and laboratory tests revealed normal creatine kinase. Serum protein electrophoresis showed monoclonal IgG-lambda, but the bone marrow aspiration specimen was normal. A muscle biopsy revealed nemaline rod accumulations in the muscle fibers; based on the results, we diagnosed the patient with sporadic late-onset nemaline myopathy with monoclonal gammopathy of undetermined significance (SLONM-MGUS). We administered repeated intravenous immunoglobulin, but her limb weakness continued, and she developed a restrictive ventilatory defect. The patient received melphalan, followed by autologous stem-cell transplantation (ASCT). Her upper extremity strength and respiratory capability improved within one year after ASCT; however, it was not until six years after ASCT that her atrophied lower extremities strengthened. A discrepancy in the timeline of treatment response between the upper or respiratory muscles and the atrophied lower limb was characteristic in the patient, suggesting that the efficacy of ASCT on SLONM-MGUS should be evaluated in the long term, especially in severely atrophied muscles. In addition, this case showed that ASCT for SLOMN-MGUS is an effective treatment option in Asian populations.

    DOI: 10.18999/nagjms.83.3.641

    Open Access

    Web of Science

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MISC 1

  1. iPS細胞由来運動神経細胞を用いたALSの発症メカニズムの解明

    横井聡, 勝野雅央  

    ファルマシア(Web)60 巻 ( 5 )   2024年

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講演・口頭発表等 4

  1. 筋萎縮性側索硬化症(ALS)の治療薬研究のはなし

    横井聡

    名古屋大学オープンレクチャー2025  2025年3月20日  名古屋大学

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:名古屋大学東山キャンパス  

  2. 筋萎縮性側索硬化症のRNA代謝異常に着目した治療薬研究 招待有り

    横井聡

    第503回発生研セミナー  2024年7月10日  熊本大学発生医学研究所

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    開催年月日: 2024年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:熊本大学発生医学研究所  

  3. Physiological phosphorylated TDP-43 regulates synaptic maturation

    Satoshi Yokoi

    2024年5月30日 

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    開催年月日: 2024年5月 - 2024年6月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  4. 筋萎縮性側索硬化症の治療薬開発 招待有り

    横井聡

    第3回ヘルスサイエンス研究会  2024年4月24日  名古屋大学

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    開催年月日: 2024年4月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:名古屋大学大幸キャンパス  

共同研究・競争的資金等の研究課題 10

  1. 球脊髄性筋萎縮症の運動ニューロン病態におけるアストロサイト脂質代謝異常の役割

    研究課題番号:25K10790  2025年4月 - 2028年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    飯田 円, 勝野 雅央, 横井 聡

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    担当区分:研究分担者 

    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    申請者らが行なったSBMAマウスモデルの脊髄を用いたシングルセル解析に基づき、SBMAにおけるアストロサイトの病態解明およびアストロサイトにおける脂質代謝異常がもたらす神経変性のメカニズムの解明を目指す。初代培養、iPS細胞によるアストロサイト-運動ニューロン共培養系、SBMAマウスモデルおよびヒト剖検サンプルを用いて、病理学的分子生物学的な検討を行う。またパッチクランプ法やCa2+イメージングなどを用いてアストロサイトの機能解析を行う。さらに共培養系およびマウスモデルにおいてアストロサイト特異的に脂質代謝系の異常を是正することにより、運動ニューロン病態への寄与を解析する。

  2. ALSに関連する運動ニューロン周囲オリゴデンドロサイトの機能と役割の解明

    研究課題番号:24K22096  2024年6月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    井口 洋平, 佐橋 健太郎, 飯田 円, 横井 聡, 勝野 雅央

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    担当区分:研究分担者 

    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

    筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動神経の細胞死を主要病態とする疾患であるが、周囲のグリア細胞を含めた空間病態と関連していることが知られている。研究代表者らはALS剖検脊髄の病理学的解析の中で、ALS運動ニューロンの周囲にはオリゴデンドロサイトが増加していることに着目した。運動ニューロン周囲のオリゴデンドロサイトが保護的にニューロン過剰な興奮を調節している可能性がある。本研究ではALS剖検脊髄の空間トランスクリプトーム解析により、変性運動ニューロン周囲の特にオリゴデンドロサイトに関連した空間病態を解明しALS病態抑止療法開発への展開を目指す。
    筋萎縮性側索硬化症 (ALS) の変性運動ニューロンでは、本来核局在であるTDP-43が細胞質で凝集体として蓄積している。このTDP-43の局在変化 (TDP-43の機能喪失) と凝集体形成がALSの運動ニューロン変性の中心的病態と考えられている。一方で運動ニューロン周囲の環境を規定するミクログリアやアストロサイトが活性化しニューロン変性を誘導する病態 (非自立性細胞死) が注目されている。ALSにおける運動ニューロン変性は周囲の空間病態と密接に関連している。我々は脊髄前角の病理学的解析を行い、TDP-43凝集体を有する変性運動ニューロンの周囲には近接するグリア細胞が増加していることに着目した。これらの細胞の大半は形態学的にも免疫染色によってもオリゴデンドロサイトであることを確認した。オリゴデンドロサイトが接している運動ニューロンでは核の形態が保たれている傾向があり、核の形態が不整なニューロンでは近接するオリゴデンドロサイトは観察されなかった。つまり変性が比較的軽度な運動ニューロンにはオリゴデンドロサイトが多く集簇していた。我々はALSの変性ニューロンの状態に応じてその周囲の環境、すなわち周囲のグリア細胞の状態が異なるのではないか考えALS脊髄の空間トランスクリプトーム解析を計画した。本年度はALSと疾患コントロール剖検脊髄パラフィン包埋サンプルからRNAを抽出し、そのRNAの品質を確認した。RNAの品質が比較的保たれたALS3例、疾患コントロール3例を選出し、空間トランスクリプトーム解析用のスライドの作成を完了した。
    空間トランスクリプトーム解析を行うにあたり、TDP-43病理が存在し運動ニューロンが比較的残存しているサンプルの選別とその後組織のRNA品質の評価を入念に行った。来年度早々に空間トランスクリプトーム解析を開始できる見通しである。
    ALSと疾患コントロールの剖検脊髄サンプルを用いて空間トランスクリプトーム解析を行う。正常運動ニューロン周囲の状態とALS変性ニューロン周囲の空間病態を比較検討しALS病態の解明を目指す。

  3. 孤発性ALS病態を反映した動物モデル作成とTDP-43凝集抑制療法の開発

    研究課題番号:24K02365  2024年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    井口 洋平, 横井 聡, 佐橋 健太郎, 勝野 雅央

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    担当区分:研究分担者 

    配分額:18590000円 ( 直接経費:14300000円 、 間接経費:4290000円 )

    筋萎縮性側索硬化症 (ALS) は9割以上が孤発性で原因不明の致死性神経難病である。ALS病態を再現した動物モデルは存在せず病態抑止療法開発も十分に進んでいない。本研究計画ではALS患者由来のTDP-43変異の最適な組み合わせを検証し、ALS病態を十分に反映したTDP-43ノックインマウス作製へと展開する。新規ALSモデルマウスの病態解析からALSの発症、進行病態の解明を目指す。さらにそのマウスに対して、研究代表者らが開発を進めているTDP-43凝集体を選択的に減少させる治療介入を行う。本研究によりALS病態・治療法開発研究を飛躍的に発展させていく。
    ALSの中で9割以上を占める孤発性ALSの病態を反映した動物モデルは存在しない。ALS病態における“TDP-43凝集による毒性獲得”と“TDP-43機能喪失”双方の病態がどの時期にどの程度ニューロン変性に寄与しているのかは不明である。もしTDP-43病理が十分に再現され、且つ進行性の運動ニューロン変性をきたす動物モデルを作製することができればALSのニューロン変性に寄与する主要病態を解析し効率的な病態抑止療法開発が可能となる。我々は複数のALS疾患変異の組み合わせを検証した結果、K181EとA321V変異の組み合わせが最もTDP-43病理を再現することを見出した。K181EとA321V変異をゲノム編集によりマウスに導入し、新規TDP-43ノックインマウスを作製した。現在ヘテロノックインマウスの体重の変化と運動機能評価としてrota rod、握力の測定を開始している。また、我々のこれまでの研究からIKKbetaはTDP-43の92番目のセリンを直接リン酸化することでTDP-43のプロテアソーム分解を促進していることが判明している。IKKbetaはグリア細胞に発現させると神経炎症を惹起する可能性が高いため、ニューロン特異的に発現させる必要がある。本年度はニューロン特異的にIKKbetaを発現させることのできるアデノウイルス随伴ベクター、AAV-IKKbetaの作製を完了した。ALS病態を反映したモデルマウスでTDP-43凝集抑制治療の効果を検証しALS病態抑止療法開発への展開していく。
    K181EとA321V変異をマウスゲノムに導入したTDP-43ノックインマウスの作製に成功している。すでに運動機能解析を開始している。また、また、ニューロン特異的にIKKβを発現させるためのAAV-IKKbeta作製を完了している。
    新規TDP-43ノックインマウスの運動機能解析を継続し、次年度はマウスの高次脳機能評価を行う。治療法開発の点ではIKKbetaを発現させるためのAAVを開発し、マウスへの至適投与量と投与方法を安全性とともに検証していく。

  4. 運動ニューロン疾患の初期軸索病態の解明

    研究課題番号:22K19489  2022年6月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    佐橋 健太郎, 勝野 雅央, 横井 聡, 蛭薙 智紀

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    担当区分:研究分担者 

    配分額:6370000円 ( 直接経費:4900000円 、 間接経費:1470000円 )

    球脊髄性筋萎縮症、脊髄性筋萎縮症では脊髄の運動ニューロンに細胞死がおこる。モデルマウスにおいて、運動ニューロンではその突起が先行して障害されることが見出されているが、機序は不明である。本研究では運動ニューロン周辺の環境を維持した、疾患モデルマウスの脊髄の培養実験を通じて、初期の、突起異常の発症機序に迫る。運動ニューロン特異的な障害理由の解明と、早期の突起異常に対する標的治療の開発を目指していく。
    運動ニューロン疾患では運動ニューロン死による進行性筋萎縮がおこるが、先行して軸索萎縮が認められ、発生期の障害が想定されているが、詳細は不明である。我々はマウス脊髄を用い、発現異常が明らかとなった遺伝子が運動ニューロンに限定して発現することを見出した。また遺伝子由来タンパク質が疾患の変異RNAに結合し、モデルマウス組織の培養において軸索伸長障害をきたすことが明らかとなった。またモデルマウス胎仔の運動ニューロンの遺伝子発現解析により、運動ニューロンの発生・分化に必須の遺伝子の発現異常を同定した。さらに関連して軸索形態異常が確認されており、運動ニューロンの特異的脆弱性機序の解明につなげた。
    遺伝性神経難病である運動ニューロン疾患において、原因遺伝子の解明に続き、有用なモデルマウスの開発などにつながっているが、運動ニューロン特異的な障害機序については十分な理解に至っていない。また各疾患に共通したメカニズムを明らかにすることにより、根治治療法の確立への発展も期待される。本研究では、これまでにない、マウス胎仔毎の脊髄の運動ニューロンの単離・解析、またマウス胎仔脊髄の組織培養も組み合わせ、網羅的な遺伝子の発現解析を通じて、運動ニューロン死が起こる以前の、神経突起の発達障害をもたらす、分子レベルでの原因を突き止めることに成功した。

  5. 遠位型遺伝性運動ニューロパチー7型の病態解明と病態抑止療法の開発

    研究課題番号:22K19506  2022年6月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    井口 洋平, 勝野 雅央, 佐橋 健太郎, 横井 聡

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    担当区分:研究分担者 

    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

    研究代表者らは若年発症で四肢遠位筋優位に進行性の筋力低下と四肢腱反射亢進を認めるALS家系の遺伝子解析から、SLC5A7のC末端の新規欠失変異 (F502fs10) を同定した 。SLC5A7は神経筋接合部のシナプス前終末でコリンの再取り込みを担う分子であるが、SLC5A7のC末端の欠失変異が筋無力症ではなく遠位型運動ニューロパチーを生じる病態機序は解明されていない。本研究課題ではdHMN-Ⅶの病態を解明し病態抑止療法を開発することを目的とする。また、本疾患はALSと病態を共有する一面があり本研究によりALSの新規病態の解明と治療法開発に繋がる可能性がある。
    研究代表者らは遠位型運動ニューロパチーの家系の全エクソーム解析からSLC5A7C末端の新規欠失変異を同定した。培養細胞実験でSLC5A7 C末端の特定領域が細胞内輸送に必須であることを確認した。また、Slc5a7変異ノックイン(Slc5a7KI)マウスを解析し進行性の運動障害を来すことを確認した。Slc5a7KI/KIマウスの腰髄前根に軸索変性像を認め、Slc5a7KI/+マウスは下肢遠位筋の神経筋接合部に脱神経所見を認めた。Slc5a7KIマウスはdHMN-Ⅶの病態モデルとなりうることが示唆された。
    遠位型遺伝性運動ニューロパチー (dHMN) は四肢遠位優位の下位運動ニューロン障害による筋萎縮を進行性に認める遺伝性疾患である。SLC5A7のC末端欠失ヘテロ接合変異がdHMN-Ⅶの原因遺伝子として同定されている。SLC5A7は神経筋接合部のシナプス前終末でコリンの再取り込みを担う分子であり、SLC5A7の膜貫通ドメインのホモ接合点変異は常染色体劣性の先天性筋無力症候群を生じる。SLC5A7のC末端欠失変異が運動ニューロパチーを生じる機序は解明されていない。本研究の結果はdHMN-Ⅶの病態解明につながる成果であり治療法開発への応用も期待される。

  6. 神経異常タンパク質の凝集抑制治療の開発

    研究課題番号:23K24243  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    佐橋 健太郎, 勝野 雅央, 井口 洋平, 横井 聡, 蛭薙 智紀

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    担当区分:研究分担者 

    配分額:17420000円 ( 直接経費:13400000円 、 間接経費:4020000円 )

    PolyQ病に対し、異常伸長リピート標的核酸治療法はPolyQ病共通に適用可能な優位性を有する。本手法はオフターゲット作用回避の上で重要である。本研究では核酸化学修飾、LNPの新規技術を用い、siRNA薬理効果、細胞内取込みの向上のもと、凝集病理に対する創薬基盤技術の開発を目指す。またシヌクレイノパチー横断的に応用可能な、αSyn発現・機能制御目的にASOを用いた、エクソンスキッピング治療法開発を目的とする。本手法はアイソフォーム総発現量を維持し、αSyn生理機能喪失の回避が想定される。ASOによる病態抑制に加え、病態可逆効果を検討し、スプライシング制御によるαSyn凝集抑制法を実証する。

  7. 神経異常タンパク質の凝集抑制治療の開発

    研究課題番号:22H02982  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    佐橋 健太郎, 勝野 雅央, 井口 洋平, 横井 聡, 蛭薙 智紀

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    配分額:17420000円 ( 直接経費:13400000円 、 間接経費:4020000円 )

  8. RNA結合蛋白質FUSの機能異常に伴う筋萎縮側索硬化症のシナプス病態解明研究

    研究課題番号:22K07515  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    横井 聡, 井口 洋平, 佐橋 健太郎, 勝野 雅央

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    筋萎縮性側索硬化症(ALS)は根本的治療法が未だに存在しない神経難病である。若年性ALSで頻度の高い病原性RNA結合蛋白質であるFUSがどのようにALSを引き起こすかは未解明である。本研究ではFUSがシナプス異常を経てどのように神経細胞死を引き起こし、ALSが発症するかを明らかにする。FUS変異患者サンプルと、ゲノム編集による遺伝子変異を正常化したサンプルからiPS細胞を樹立し、運動ニューロンに分化させ、FUS変異が引き起こすシナプス異常を同定する。さらに細胞死が生じる実験系を確立し、細胞死が生じる前からシナプス異常を是正することでALSの発症を抑制することができるか、治療薬探索を行う。
    筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者の1%弱に、ALS原因RNA結合タンパク質FUSの機能解析から見出したシナプスタンパク質のSynGAPの新規変異を発見した。SynGAP変異はRNA結合タンパク質の過結合、SynGAPのスプライシング異常を介してシナプス形成不全を生じる機構を発見した。
    この発見を発展させるため、FUS変異患者iPS細胞由来運動神経を樹立し、遺伝子を正常編集した対照群と比較した。FUS変異株ではシナプス形成不全、自発神経過活動を認めた。RNAの網羅的解析では、FUS変異株の表現型に関わるRNA変化を複数同定した。FUSは早期からRNAを介し神経機能異常を引き起こすことを発見した。
    筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動神経の変性により全身の筋力が低下し死に至る神経変性疾患である。国内では約10,000例の患者が存在し、若年者にも発症する。ALSは9割が孤発性とされ、疾患の発症機序のほとんどが解明されておらず、根治的な治療法も存在しない。RNA結合タンパク質をコードするFUSは、本邦の家族性ALS患者で2番目に頻度の高い遺伝子である。患者iPS細胞由来運動神経を用いて、FUSの運動神経における詳細な病態が解明されたことにより、将来ALSに対する治療薬開発の一助となる可能性がある。

  9. 広域Caイメージングとトランスオミックスによるレビー小体病シナプス病態の解明

    研究課題番号:21K19443  2021年7月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    勝野 雅央, 井口 洋平, 横井 聡

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    担当区分:研究分担者 

    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

    レビー小体病は、パーキンソン病(PD)とレビー小体型認知症(DLB)を含む神経変性疾患スペクトラムであり、ニューロン内へのαシヌクレインの異常凝集やミトコンドリア障害などが病態の根幹に関わっていると考えられている。本研究の目的は、異常シヌクレインを発現するモデルマウス後頭葉の神経回路解析とトランスオミックス解析などによるシヌクレインの凝集を伴わないニューロン変性機序の解析である。家族性PDの原因となるA53T変異シヌクレインをAAVに搭載し(AAV-aSyn-A53T)、マウスの嗅球に接種することでモデルを作成し、その神経機能および病理所見の解析を行った。本マウスの行動解析では、視覚機能を反映するvisual cliff testの異常がみられたが、elevated plus mazeやnovel object recognitionなどの記憶・情動に関わる異常は明らかでなかった。また、病理学的にはシヌクレインが嗅球から嗅皮質へと広がっていたが、視覚野までは達していなかった。神経活動を評価するためc-fos染色を行ったところ、嗅皮質および視覚野においてc-fosの発現が低下しており、シヌクレインの発現による神経機能の低下と、それらの神経の投射先におけるシヌクレイン凝集非依存的神経機能低下が示唆された。さらに、AAV-aSyn-A53TマウスにBBBを通過可能なウイルスベクターを用いてカルシウム感受性蛍光タンパク質のGCaMPを発現させ、広視野蛍光顕微鏡を用いた長時間広域Caイメージングを行った(名古屋大学創薬科学・小坂田文隆准教授との共同研究)。現在、そのデータ解析中である。また、マウス脳のトランスクリプトームについてもサンプルを収集済みであり、今後解析を進める。

  10. RNA結合蛋白質FUSのmRNA過結合を介した筋萎縮性側索硬化症の病態解明

    研究課題番号:20K16489  2020年4月 - 2022年3月

    科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    横井 聡

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    シナプス蛋白質のSynGAPが筋萎縮性側索硬化症の病態生理に関係しているかを調べるべく、JaCALSデータベースからSynGAP 3'UTRの新規変異を発見し、患者由来のSynGAP新規変異を導入したiPS細胞由来運動神経ではSynGAPのスプライシング変化およびシナプス数の減少が確認された。さらにFUSとhnRNPKは新規変異によりSynGAP mRNAに過結合していることも新たに発見した。hnRNPKの過結合を抑制するアンチセンスオリゴはシナプス数を回復することが分かった。患者由来SynGAP変異は早期病態を引き起こし、RNA結合タンパク質の過結合は新たな病態機序である可能性が示唆された。

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科研費 9

  1. 患者血漿プロテオーム解析とiPS細胞を用いた筋萎縮性側索硬化症の病態解析

    研究課題/研究課題番号:25K10769  2025年4月 - 2028年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    伊藤 大輔, 勝野 雅央, 井口 洋平, 横井 聡

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    担当区分:研究分担者 

    本研究は、臨床研究で得られた知見を基礎研究の領域で検証する「リバース・トランスレーショナルリサーチ」の手法と「プロテオーム解析」および、データベースを用いたin silico解析を用いて、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態解明を目標とする。本研究では、ALS患者のバイオサンプルを用いたプロテオーム解析結果を起点に、公的データベースに登録された患者iPS細胞由来運動ニューロンのオミクスデータを解析することで、中枢・末梢の分子パスウェイ変化を同定する。さらに、この変化をiPS細胞由来運動ニューロンを用いた基礎研究で病態意義を明らかにする。本研究により、疾患特異的バイオマーカーの開発が可能になる。

  2. ALSに関連する運動ニューロン周囲オリゴデンドロサイトの機能と役割の解明

    研究課題/研究課題番号:24K22096  2024年6月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    井口 洋平, 佐橋 健太郎, 飯田 円, 横井 聡, 勝野 雅央

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    担当区分:研究分担者 

    筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動神経の細胞死を主要病態とする疾患であるが、周囲のグリア細胞を含めた空間病態と関連していることが知られている。研究代表者らはALS剖検脊髄の病理学的解析の中で、ALS運動ニューロンの周囲にはオリゴデンドロサイトが増加していることに着目した。運動ニューロン周囲のオリゴデンドロサイトが保護的にニューロン過剰な興奮を調節している可能性がある。本研究ではALS剖検脊髄の空間トランスクリプトーム解析により、変性運動ニューロン周囲の特にオリゴデンドロサイトに関連した空間病態を解明しALS病態抑止療法開発への展開を目指す。

  3. 孤発性ALS病態を反映した動物モデル作成とTDP-43凝集抑制療法の開発

    研究課題/研究課題番号:24K02365  2024年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    井口 洋平, 横井 聡, 佐橋 健太郎, 勝野 雅央

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    担当区分:研究分担者 

    筋萎縮性側索硬化症 (ALS) は9割以上が孤発性で原因不明の致死性神経難病である。ALS病態を再現した動物モデルは存在せず病態抑止療法開発も十分に進んでいない。本研究計画ではALS患者由来のTDP-43変異の最適な組み合わせを検証し、ALS病態を十分に反映したTDP-43ノックインマウス作製へと展開する。新規ALSモデルマウスの病態解析からALSの発症、進行病態の解明を目指す。さらにそのマウスに対して、研究代表者らが開発を進めているTDP-43凝集体を選択的に減少させる治療介入を行う。本研究によりALS病態・治療法開発研究を飛躍的に発展させていく。

  4. 運動ニューロン疾患の初期軸索病態の解明

    研究課題/研究課題番号:22K19489  2022年6月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    佐橋 健太郎, 勝野 雅央, 横井 聡, 蛭薙 智紀

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    担当区分:研究分担者 

    球脊髄性筋萎縮症、脊髄性筋萎縮症では脊髄の運動ニューロンに細胞死がおこる。モデルマウスにおいて、運動ニューロンではその突起が先行して障害されることが見出されているが、機序は不明である。本研究では運動ニューロン周辺の環境を維持した、疾患モデルマウスの脊髄の培養実験を通じて、初期の、突起異常の発症機序に迫る。運動ニューロン特異的な障害理由の解明と、早期の突起異常に対する標的治療の開発を目指していく。

  5. 遠位型遺伝性運動ニューロパチー7型の病態解明と病態抑止療法の開発

    研究課題/研究課題番号:22K19506  2022年6月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    井口 洋平, 勝野 雅央, 佐橋 健太郎, 横井 聡

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    担当区分:研究分担者 

    研究代表者らは若年発症で四肢遠位筋優位に進行性の筋力低下と四肢腱反射亢進を認めるALS家系の遺伝子解析から、SLC5A7のC末端の新規欠失変異 (F502fs10) を同定した 。SLC5A7は神経筋接合部のシナプス前終末でコリンの再取り込みを担う分子であるが、SLC5A7のC末端の欠失変異が筋無力症ではなく遠位型運動ニューロパチーを生じる病態機序は解明されていない。本研究課題ではdHMN-Ⅶの病態を解明し病態抑止療法を開発することを目的とする。また、本疾患はALSと病態を共有する一面があり本研究によりALSの新規病態の解明と治療法開発に繋がる可能性がある。

  6. RNA結合蛋白質FUSの機能異常に伴う筋萎縮側索硬化症のシナプス病態解明研究

    研究課題/研究課題番号:22K07515  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    横井 聡, 井口 洋平, 佐橋 健太郎, 勝野 雅央

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    筋萎縮性側索硬化症(ALS)は根本的治療法が未だに存在しない神経難病である。若年性ALSで頻度の高い病原性RNA結合蛋白質であるFUSがどのようにALSを引き起こすかは未解明である。本研究ではFUSがシナプス異常を経てどのように神経細胞死を引き起こし、ALSが発症するかを明らかにする。FUS変異患者サンプルと、ゲノム編集による遺伝子変異を正常化したサンプルからiPS細胞を樹立し、運動ニューロンに分化させ、FUS変異が引き起こすシナプス異常を同定する。さらに細胞死が生じる実験系を確立し、細胞死が生じる前からシナプス異常を是正することでALSの発症を抑制することができるか、治療薬探索を行う。

  7. 神経異常タンパク質の凝集抑制治療の開発

    研究課題/研究課題番号:22H02982  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    佐橋 健太郎, 勝野 雅央, 井口 洋平, 横井 聡, 蛭薙 智紀

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    担当区分:研究分担者 

    神経難病では各疾患特有の異常タンパク質が蓄積することにより神経細胞死がもたらされる。よって根治的治療には異常タンパク質の発現や機能の制御が必須である。人工核酸は遺伝子発現コントロールを可能とする重要なツールであるが、効果や安全性の向上が望まれる。本研究では核酸の新規技術を用いて効率的な異常タンパク質抑制治療の獲得を通じ、遺伝性および孤発性神経難病に適用される核酸医薬の基盤開発を目指していく。

  8. 広域Caイメージングとトランスオミックスによるレビー小体病シナプス病態の解明

    研究課題/研究課題番号:21K19443  2021年7月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    勝野 雅央, 井口 洋平, 横井 聡

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    担当区分:研究分担者 

    レビー小体病におけるα-シヌクレインの凝集に依存しない後頭葉ニューロンの変性病態を解明するため、AAVベクターで変異αシヌクレインを導入したマウスモデルに広視野蛍光顕微鏡を用いた長時間広域Caイメージングを行い、一次視覚野・高次視覚野における神経回路活動の変化を明らかにする。またマウス脳組織をサンプリングし、RNAseq、miRNAアレイ、メタボロミクスを行い、トランスオミックスによりシナプス障害をもたらす分子機構を解明する。得られたデータを、レビー小体病患者・ハイリスク者コホートで行っている血中神経由来エクソソーム中miRNA解析とも比較検討し、ヒトの超早期病階の解明につなげる。
    レビー小体病は、パーキンソン病(PD)とレビー小体型認知症(DLB)を含む神経変性疾患スペクトラムであり、ニューロン内へのαシヌクレインの異常凝集やミトコンドリア障害などが病態の根幹に関わっていると考えられている。本研究の目的は、異常シヌクレインを発現するモデルマウス後頭葉の神経回路解析とトランスオミックス解析などによるシヌクレインの凝集を伴わないニューロン変性機序の解析である。家族性PDの原因となるA53T変異シヌクレインをAAVに搭載し(AAV-aSyn-A53T)、マウスの嗅球に接種することでモデルを作成し、その神経機能および病理所見の解析を行った。本マウスの行動解析では、視覚機能を反映するvisual cliff testの異常がみられたが、elevated plus mazeやnovel object recognitionなどの記憶・情動に関わる異常は明らかでなかった。また、病理学的にはシヌクレインが嗅球から嗅皮質へと広がっていたが、視覚野までは達していなかった。神経活動を評価するためc-fos染色を行ったところ、嗅皮質および視覚野においてc-fosの発現が低下しており、シヌクレインの発現による神経機能の低下と、それらの神経の投射先におけるシヌクレイン凝集非依存的神経機能低下が示唆された。さらに、AAV-aSyn-A53TマウスにBBBを通過可能なウイルスベクターを用いてカルシウム感受性蛍光タンパク質のGCaMPを発現させ、広視野蛍光顕微鏡を用いた長時間広域Caイメージングを行った(名古屋大学創薬科学・小坂田文隆准教授との共同研究)。現在、そのデータ解析中である。また、マウス脳のトランスクリプトームについてもサンプルを収集済みであり、今後解析を進める。
    AAV-aSyn-A53Tマウスの行動・病理学的解析を予定通り行い、さらに長時間広域Caイメージングについてもデータ取得済みである。コロナ禍における実験の制限や実験機器の入手困難があったが、当初の予定通り研究を進めることができた。
    今後は長時間広域Caイメージングとトランスクリプトーム解析の結果を行動解析結果と比較検討し、さらにレビー小体病ハイリスクコホートのメタボローム解析などのオミックスデータとも比較する。

  9. RNA結合蛋白質FUSのmRNA過結合を介した筋萎縮性側索硬化症の病態解明

    研究課題/研究課題番号:20K16489  2020年4月 - 2022年3月

    若手研究

    横井 聡

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    筋萎縮性側索硬化症(ALS)は根治薬のない難治性の神経変性疾患である。日本の遺伝性ALSの原因遺伝子であるfused-in sarcoma(FUS)はRNA結合蛋白質である。マウスから得られた、FUSのシナプス蛋白質のRNA制御機構に基づき、シナプス蛋白質の遺伝子に新規変異があるALS患者を抽出し、iPS細胞由来運動神経を用いてFUSが引き起こすRNAの代謝異常を解明する。詳細な機構がわかれば、RNA代謝異常を是正する化合物を開発し、治療薬開発に結び付ける。

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