プロジェクト

共同研究体制と実験支援環境が充実。
先駆的かつ独創的な研究成果を生み出す。 

 滋賀医大の研究環境における最大の利点は、臨床、基礎、研究センターの間の垣根が低く、各々の領域で世界のトップランナーの研究者のもと、共同研究体制が築きやすいことが挙げられます。また、実験支援センター、動物生命科学研究センターなどの実験支援環境が充実し、最新機器を用いた研究が行なえます。

 滋賀医大神経内科は以前、糖尿病内科を中心とする第三内科に属しており、糖尿病性ニューロパチーや神経障害性疼痛の病態解明や新規治療法開発について、先駆的かつ独創的な研究成果を上げてきました。

 2016年7月に漆谷が滋賀医大神経内科学講座教授に着任した後は、専門分野である筋萎縮性側索硬化症(ALS)、そしてアルツハイマー病をはじめとする神経変性疾患の病態解明と治療法の開発を目指した基礎研究チーム、さらにバイオマーカー探索やメタ解析を通じた薬物・非薬物介入法開発を目的とする臨床研究チームが発足しました(漆谷、小橋、浅田、引網、南山、和田、端、田村、中村)。さらに急性虚血や慢性低灌流による脳機能障害の病態解明と新規治療の開発研究、滋賀県脳卒中データベースを用いた疫学研究を進める脳卒中チーム(小川、北村)、中枢、末梢の電気生理学や神経リハビリテーションの機能画像評価などの神経生理学チーム(金、山川)、2019年に滋賀医大に戻られた真田准教授を中心とする神経免疫研究チームも始動予定です。

 これらの研究は学外との施設(京都大学、自治医科大学、名古屋市立大学など)のみならず、大学内・病院内の他講座との共同研究によって支えられています。

  • ■脳神経外科学講座 脳卒中の疫学研究
  • ■動物生命科学研究センター ALSモデルサルの作出プロジェクト
  • ■リハビリテーション部 神経難病リハビリテーションと電気生理、MRI機能画像研究
  • ■栄養治療部 ALSによけるエネルギー代謝異常と栄養治療についての共同研究
  • ■口腔外科学講座 口腔内環境がALS及ぼす影響について
  • ■看護学科 ALS患者在宅診療における呼吸機能のモニター方法についての共同研究

ALS、アルツハイマー病の分子病態の解明と新規病態修飾薬の開発研究

team:漆谷 / 小橋

 ALSを取り巻く研究上の進展は著しく、毎年教科書に加わるような発見が続いています。現在ALSは多くの因子を原因とする多因子疾患であり、その究極に異常蛋白質病とRNA病としての2大側面を有すると、理解されています。我々は以前より前者に着目し家族性・孤発性ALSの原因蛋白質による運動ニューロン変性の機序を研究してきました。これまでに家族性ALSの原因と一つである変異SOD1蛋白質がシナプス分泌蛋白質とともに細胞外に分泌されミクログリアの活性化や運動ニューロン死をきたすことを突き止め、ワクチン・抗体療法の有用性を報告しました。現在、新たなALSモデルの作製と細胞内抗体や低分子スクリーニングによる新規の治療・診断法を細胞移植や遺伝子治療と組み合わせて進めており、2018年には孤発性ALSの治療標的であるTDP-43の異常凝集体を特異的に除去する自己分解型細胞内抗体の開発に成功しました(プレスリリース、AMED採択、命の彩受賞、上原記念生命リサーチフェローシップ)。現在、細胞質にTDP-43が異所性局在するALSのモデルマウスを用いて用いて、有効性と安全性を検証する前臨床研究を進めています。一方家族性ALSで最も頻度の高い変異蛋白質であるSOD1に対して、独自の一本鎖モノクローナル抗体の分泌能を付与したオリゴデンドロサイト前駆細胞(OPC)の移植治療を行い、モデル動物において有望な結果が得られています(第59回日本神経学会最優秀ポスター賞、宇宙兄弟セリカ基金受賞)。さらに家族性ALSにおいて2番目に頻度が高く、若年性ALSの代表的遺伝子であるFUS変異において病態の鍵を握るFUS結合タンパク質を同定しており、病態解析を進めています(科研費スタートアップ支援採択)。

研究成果のご紹介

自己分解型細胞内抗体を用いたALSの異常凝集体の除去治療の開発

 ALSの9割を占める孤発性症例の病巣にはユビキチン陽性の異常封入体が存在することが知られていましたが、その本体がTDP-43という、本体核内でRNA代謝に重要な役割を果たす蛋白質であることが判明しました。さらにTDP-43の異常凝集体はRNA代謝障害やストレス顆粒の形成不全、蛋白分解障害など様々な有害カスケードを引き起こすなど、ALS病態に本質的な役割を果たすことが明らかとなり、TDP-43の異常凝集体の除去はALSの根治療法に直結する可能性があります。ところが、TDP-43は細胞生存にとって極めて重要な蛋白質であり、異常構造のみを除去することが重要です。

 部位である可変領域(VH, VL)をコードする部分をクローニングし、一本鎖抗体を構築してベクターに組み込ませることによって細胞内で抗体を作らせるシステムを確立しました。さらにこの抗体にオートファジーでの分解を促進するシグナル(CMA)を付加することで、異常蛋白質と結合した後、自らと共に速やかに分解される「自己分解型細胞内抗体」を開発し、培養細胞や胎仔マウス脳におけるTDP-43の異常凝集体を除去することに成功しました。

(Tamaki, Scientific Reports 2018)

関連業績

  1. Asada-Utsugi M, Uemura K, Kubota M, Noda Y, Tashiro Y, Uemura M, Yamakado H, Urushitani M, Takahashi R, Hattori S, Miyakawa T, Ageta-Ishihara N, Kobayashi K, Kinoshita M, Kinoshita A. Mice with a cleavage-resistant N-cadherin exhibit synapse anomaly in the hippocampus and outperformance in spatial learning tasks. Mol Brain 2021, in press. DOI: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-64344/v2
  2. Kobashi S, Terashima T, Katagi M, Nakae Y, Okano J, Suzuki Y, Urushitani M, Kojima H. Transplantation of M2-deviated microglia promotes recovery of motor function after spinal cord injury in mice. Mol Ther 2020, 28:254-265
  3. Tamaki Y, Shodai A, Morimura T, Hikiami R, Minamiyama S, Ayaki T, Tooyama I, Furukawa Y, Takahashi R, Urushitani M. Elimination of TDP-43 inclusions linked to amyotrophic lateral sclerosis by a misfolding-specific intrabody with dual proteolytic signals. Sci Rep, 2018, 8, 6030
  4. Uchida T, Tamaki Y, Ayaki T, Shodai A, Kaji S, Morimura T, Banno Y, Nishitsuji K, Sakashita N, Maki T,. Yamashita H, Ito H, Takahashi R, Urushitani M. CUL2-mediated clearance of misfolded TDP-43 is paradoxically affected by VHL in oligodendrocytes in ALS. Sci Rep, 2016, 6: 19118; doi: 10.1038/srep19118
  5. Shodai A, Morimura T, Ido A, Uchida T, Ayaki T, Takahashi R, Kitazawa S, Suzuki S, Shirouzu M, Kigawa T, Muto Y, Yokoyama S, Takahashi R, Kitahara R, Ito H, Fujiwara N, Urushitani M. Aberrant assembly of RNA-recognition motif 1 links to pathogenic conversion of TAR DNA-binding protein-43 (TDP-43). J Biol Chem 2013, 288, 21, 14886-14905.
  6. Shodai A,, Ido A, Fujiwara N, Ayaki T, Morimura T, Oono M, Uchida T, Takahashi R, Ito H, Urushitani M. Conserved Acidic Amino Acid Residues in a Second RNA Recognition Motif Regulate Assembly and Function of TDP-43. PLoS ONE 2012, 7, e52776
  7. Takeuchi S, Fujiwara N, Ido A, Ono M, Takeuchi Y, Tateno M, Suzuki K, Takahashi R, Tooyama I, Taniguchi N, Julien JP, Urushitani M. Induction of protective immunity by vaccination with wild-type apo SOD1 in the mutant SOD1 transgenic mice. J Neuropathol Exp Neurol 2010, 69, 1044-1056
  8. Urushitani M, Ezzi SA, Julien JP. Therapeutic effects of immunization with mutant superoxide dismutase in mice models of ALS. Proc Natl Acad Sci U S A 2007, 104, 2495-2500
  9. Urushitani M, Sik A, Sakurai T, Nukina N, Takahashi R, Julien JP. Chromogranin-mediated secretion of mutant superoxide dismutase proteins linked to amyotrophic lateral sclerosis. Nat Neurosci 2006, 1:108-118

神経難病に対する神経リハビリテーション治療の開発と脳コネクトーム解析

team:金 / 山川

当科では、リハビリテーション部との共同研究で神経難病リハビリテーションを積極的に進めており、現在、ALSに対するアシストグローブを用いた手指のリハビリテーション治療、脊髄小脳変性症リハビリテーションの専門入院プログラム臨床活動で有効性を認めています。さらに、リハビリによる機能回復が、脳内各部位の連携やネットワークにどのような影響を及ぼしているのかについて、滋賀医大 革新的医療機器・システム研究開発講座との共同研究で、MRIを用いたコネクトーム解析を行っています。

当院で構築中の脳MRI機能画像を用いた客観的評価システム。
後頭葉の一部である楔部(BA17)左にベースをおいたTractography

関連業績

  1. Sonoda Y, Yamanaka Y, Sawano S, Komada R, Kugo M, Kitamura A, Ogawa N, Yamakawa I, Kim H, Sanada M, Imai S, Urushitani M. Amelioration of motor and non-motor symptoms in cortical cerebellar atrophy and multiple system atrophy-cerebellar type by inpatient rehabilitation: a retrospective study. Int J Rehabil Res, 2021. DOI: 10.1097/MRR.0000000000000455
  2. Sonoda Y, Yoshida N, Kawami K, Kitamura K, Ogawa N, Yamakawa I, Kim H, Sanada M, Imai S, Urushitani M. Short-term effect of intensive speech therapy on dysarthria in patients with sporadic spinocerebellar degeneration. J Speech Lang Hear Res, 2021, in press.

急性期脳梗塞、脳慢性低灌流における病態修飾分子の同定と 新規治療法の開発研究

team:北村 / 小川

 超高齢化を迎えた我が国において脳卒中患者は増加の一途をたどっています。脳卒中は血管閉塞による失語や麻痺などの機能障害と、慢性的な末梢循環不全や穿通枝系の多発梗塞による認知機能障害が2大治療標的といえますが、tPAや血管内治療といった超急性期脳梗塞の治療介入と、内服による二次予防や血行再建によって脳梗塞診療の質はここ数年で劇的に改善しています。一方、急性期脳梗塞にもBranch atheromatous disease (BAD)のような進行性で後遺症を残す病型が存在し、予後予測因子や治療法については未だ研究途上の分野です。小川はBADの機能予後予測因子を解析し有望な候補を見出しています。慢性低灌流による認知機能障害は血管性認知症と言われ、認知症の二大原因の一つです。北村はこれまでに世界で初めて頸動脈を慢性的に狭窄させるBCAS(Bilateral Common Carotid Artery Stenosis)という新たな手法を用いて、慢性低灌流による血管性認知症のラットモデルの確立に世界で初めて成功しました(9)。脳小血管は虚血のみならず、免疫学的な機能維持にも関わっており、重要な治療標的です。近年、虚血脳の修復にはエネルギー代謝効率が重要であることが明らかとなり、栄養バランスの調整により病態修飾が可能となる可能性が注目されています。我々はこうした知見に基づき、難治性脳梗塞の新たな病態解明と治療法の開発に向けて、研究を進めています。

関連業績

  1. Takashima N, Arima H, Kita Y, Fujii T, Tanaka-Mizuno S, Shitara S, Kitamura A, Sugimoto Y, Urushitani M, Miura K, Nozaki K. Long-Term Survival after Stroke in 1.4 Million Japanese Population: Shiga Stroke and Heart Attack Registry. J Stroke. 2020 22(3):336-344. doi: 10.5853/jos.2020.00325.
  2. Manso Y, Holland PR, Kitamura A, Szymkowiak S, Duncombe J, Hennessy E, Searcy JL, Marangoni M, Randall AD, Brown JT, McColl BW, Horsburgh K. Minocycline reduces microgliosis and improves subcortical white matter function in a model of cerebral vascular disease. Glia. 66(1):34-46, 2018
  3. Kitamura A, Duncombe J, Hase Y, Ihara M, Kalaria RN, Horsburgh K. Chronic cerebral hypoperfusion: a key mechanism leading to vascular cognitive impairment and dementia (VCID) Closing the translational gap between rodent models and human VCID. Clin Sci. 131(19):2451-2468, 2017
  4. Kitamura A, Manso Y, Duncombe J, Searcy J, Koudelka J, Binnie M, Webster S, Lennen R, Jansen M, Marshall I, Ihara M, Kalaria RN, Horsburgh K. Long-term cilostazol treatment reduces gliovascular damage and memory impairment in a mouse model of chronic cerebral hypoperfusion. Sci Rep. 27;7(1):4299, 2017
  5. Kitamura A, Saito S, b, Maki T, Oishi N, Ayaki T, Hattori Y, Yamamoto Y, Urushitani M, Kalariad RN, Fukuyama H, Horsburgh K, Takahashi R, Ihara M. Gradual cerebral hypoperfusion in spontaneously hypertensive rats induces slowly evolving white matter abnormalities and impairs working memory. J Cereb Blood Flow Metab, 2016, ;36(9):1592-602