令和 3 年度 精神薬療分野 一般研究助成 研究成果報告書

前頭側頭型認知症におけるリピート翻訳の選択性制御機構の解明森 康治，後藤志帆，池田 学
大阪大学 大学院医学系研究科 精神医学【研究の背景】
FTD は、前頭葉の障害による常同行動、脱抑制的な性格変化、側頭葉の障害による進行性失語などを呈し、特に介護者や社会への負担が大きい認知症である。病理学的には前頭葉および側頭葉を中心に非可逆的な神経変性を生じる。

C9orf72 遺伝子イントロンの GGGGCC（G4C2）リピート伸長変異では、この繰り返しが数百回リピート以上にも及び、家族性の FTD やその類縁疾患である ALS が引き起こされる。神経病理学的には高頻度に正体不明の封入体がみられるが、申請者らは、この謎の封入体の正体が、イントロン由来のリピートが予想外に開始コドンの非存在下に翻訳を受けて生じたリピートタンパク質であることを明らかにし、これを DPR と命名した。Repat associated non-AUG（RAN）翻訳により 3 つ全ての翻訳フレームで翻訳されるため、G4C2 リピートからは poly-GA（グリシン-アラニン）, poly-GP（グリシン-プロリン）, poly-GR（グリシン-アルギニン）の 3 種類の DPR が産生される。

【目  的】我々はこれまで RNA 結合タンパク質や RNA 分解酵素に着目して RAN 翻訳のテンプレートとなるリピート RNA 蓄積の内因性制御機構を解明してきた。しかし上述したように RAN 翻訳では翻訳フレームごとに異なる DPR が産生され、その毒性の強さも異なるため、RAN 翻訳がどの翻訳フレームで生じるかの制御機構を明らかにすることも重要である。本研究では我々が新規に同定した分子に着目し、その作用機構の解明を通じて RAN 翻訳の翻訳フレーム制御機構を明らかにすることを目的とした。

【方  法】本研究ではトランスフェクション法により HeLa 細胞に人工的に GGGGCC リピート配列を発現させた系において、新規分子の発現を増減させた際に DPR 発現がどのように変化するかについてウエスタンブロッティングなどによる検証を行った。

【結  果】HeLa 細胞系で新規因子のノックダウンは DPR の一つである Poly-GA の発現量を減少させ、逆に過剰発現では Poly-GAの発現量を増加させた。さらに新規因子の内因性の活性失活変異体での解析により本因子がこの内因性活性に依存してPoly-GA の発現量を調整していることを明らかにした。本因子が Poly-GA 以外の DPR の発現量についても調整しているのかについて現在検証を続けている。また HeLa 細胞系のみならず C9orf72 変異患者 iPS 細胞由来の神経細胞について本因子のノックダウンを実施し、DPR 定量を試みていいる。結果の一部については日本神経化学会（沖縄）や日本認知症学会（東京）、International society of frontotemporal dementia （ISFTD） 2022（リール、フランス）等で学会発表を行った。

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先進医薬研究振興財団

2022 年度

研究成果報告集

令和 3 年度 精神薬療分野 一般研究助成 研究成果報告書【考  察】新規 RAN 翻訳修飾因子の阻害は少なくとも培養細胞系においては DPR タンパク質である poly-GA の発現を抑制した。
RAN 翻訳阻害による C9orf72-FTD/ALS の新たな治療法開発の観点から、他の DPR への影響や iPS 細胞由来神経細胞での解析等を通じて本因子を RAN 翻訳阻害薬の標的とすることの妥当性についてさらに検討していく必要がある。

【臨床的意義・臨床への貢献度】
RAN 翻訳のメカニズムとその適切な制御方法を明らかにし、C9orf72-FTD/ALS を始めとしたリピート伸長変異による神経変性疾患の治療法開発に繋げていきたい。

【参考・引用文献】
1.

Mori K, Gotoh S, Uozumi R, Miyamoto T, Akamine S, Kawabe Y, Tagami S, Ikeda M RNA dysmetabolism and repeat
associated non-AUG translation in Frontotemporal Lobar Degeneration/Amyotrophic Lateral Sclerosis due toC9orf72 hexanucleotide repeat expansion JMA Journal (in press)

2.

Mori K, Ikeda M Biological basis and psychiatric symptoms in frontotemporal dementia Psychiatry and Clinical

Neuroscience, 76, 351-360, 2022
3.

Marutani N, Akamine S, Kanayama D, Gotoh S, Yanagida K, Maruyama R, Mori K, Miyamoto T, Adachi H, Sakagami
Y, Yoshiyama K, Hotta M, Nagase A, Kozawa J, Maeda N, Otsuki M, Matsuoka T, Iwahashi H, Shimomura I,Murayama N, Watanabe H, Ikeda M, Mizuta I, Kudo T. Plasma NfL is associated with early cognitive dysfunction in4.

patients with diabetes. Psychogeriatrics published online 13 March 2022
Fujino Y, Ueyama M, Ishiguro T, Ozawa D, Sugiki T, Ito H, Murata A, Ishiguro A, Gendron TF, Mori K, Tokuda E,Taminato T, Konno T, Koyama A, Kawabe Y, Takeuchi T, Furukawa Y, Fujiwara T, Ikeda M, Mizuno T, Mochizuki H,Mizusawa H, Wada K, Ishikawa K, Onodera O, Nakatani K, Taguchi H, Petrucelli L, Nagai Y. FUS regulates RANtranslation through modulating the G-quadruplex structure of GGGGCC repeat RNA in C9orf72-linked ALS/FTD

BioRxiv Posted November 01, 2022. (PPreprint)
5.

森康治 C9orf72 リピート伸長変異に伴う前頭側頭葉変性症-分子病態解明から治療法開発への展望 Dementia Japan
36: 473-485, 2022

6.

Mori K, Gotoh S, Uozumi R, Miyamoto T, Kondo S, Yamashita T, Kawabe Y, Akamine S, Nagai Y, Ikeda M siRNAknockdown screening for potential RAN translation modulators in cellular models of C9orf72 FTLD/ALS InternationalSociety for Frontotemporal Dementias (ISFTD)2022, 2-5th Nov, 2022, Paris & Lille, France
7.

Gotoh S, Mori K, Miyamoto T, Uozumi R, Yamashita T, Kawabe Y, Akamine S, Omi T, Kondo S, Nagai Y, Ikeda M
Functional analysis of a potential RAN translation regulator in C9orf72 FTLD/ALS International Society for

Frontotemporal Dementias (ISFTD)2022, 2-5th Nov, 2022, Paris & Lille, France
8.

森康治 日本認知症学会 学会賞受賞講演 C9orf72リピート伸長による前頭側頭葉変性症の分子病態 第41回日本認知症学会/第37回日本老年精神医学会 合同開催, 2022.11.25-27, 東京
9.

後藤志帆 森康治 宮本哲愼 魚住亮太 山下智子 赤嶺祥真 近江翼 近藤志都子 河邉有哉 永井義隆 池田学
C9orf72 FTLD/ALS 関連 RAN 翻訳修飾因子の機能解析 第 41 回日本認知症学会/第 37 回日本老年精神医学会
合同開催, 2022.11.25-27, 東京

10. Gotoh S, Mori K, Yamashita T, Uozumi R, Miyamoto T, Kondo S, Omi T, Kawabe Y, Nagai Y, Ikeda M FTLD/ALS関連C9orf72遺伝子異常伸長リピートにおけるRAN翻訳の調整メカニズム化学会大会/第32回日本神経回路学会大会

第 45 回 日 本 神 経 科 学 大 会 / 第 65 回 日 本 神 経

2022.6.30-7.3 沖縄35