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パーキンソンモデルショウジョウバエの進歩と応用−ゴーシェ病との関わり
公益財団法人川崎陽久、鈴木孝洋、高原国際科学振興財団

翼、伊藤

時間生物学研究所

薫平、石田

置理雄

パーキンソン病は、もっとも現させることで、パーキンソンに比べて、経済性や迅速性、飼良く知られている神経変性疾患

モデルショウジョウバエを作成育に手間がかからない等の様々のひとつである。いわゆる認知した。このモデルショウジョウな利点がある。通常のマウス・症を引き起こす疾患の中ではアバエは、成人発症性の特徴であラットを用いた動物実験は、実ルツハイマー病に次いで多い。

るドーパミン作動性ニューロン

験結果が出るまでに多大な時間

脳の黒質にあるドーパミン作動の減少を引き起こし、αシヌクが費やされるばかりか、近年は性ニューロンが減少すると共に、レインで構成されるレビー小体

動物愛護や管理の観点から、こαシヌクレインで構成された繊の発生や、運動機能の障害など、れまでのような実験が行いにく

維状神経細胞内封入体であるレヒトにおけるパーキンソン病のくなってきている。実験でやむビー小体が形成され、錐体外路主要な病変を再現する事ができなくマウスを殺傷する場合は、運動障害が生じる。αシメタレ

た1）。

数多くの書類を作成する必要がインのアミノ酸変異は家族性パ

実験動物には数多くの種類があるのだが、これが、大変な手ーキンソン病の原因となり、αあるが、医学研究に用いられる。

間だ。また、多数のマウスを飼シヌクレインがレビー小体およ

実験動物として最もポピュラー育する場合、多くの飼育スペーび異常神経突起（Lewyneurites）な存在は、言うまでも無くマウスや餌が必要となる。例えば特に蓄積する。

スである。しかしながら、我々Feanyらは、野生型および変の研究室では、専らショウジョ定の疾患に有効な薬剤をスクリーニングする場合、膨大な労力異型のヒト由来αシヌクレインウバエを使用している。実は、と設備、予算が必要となる。

遺伝子をショウジョウバエで発ショウジョウバエには、マウス

このように、マウスを用いた①

そもそも最初の実験を行うための難易度が高い

しかし、最初に低い段階があればスムーズに駆け上がれる

図1：マウス実験の前段階として、ショウジョウバエ実験を組み入れる○

12ヽLABtO21JUL2017

パーキンソンモデルショウジョウバエの進歩と応用−ゴーシェ病との関わり
実験には、大きなハードルが立の不調をも改善させる事が、確到来に伴い、これら疾患の治療ちふさがっている。この手前に、認できた。このように、ショウや予防等の対策を確立させるこ低いハードルとして設置されるジョウバエを用いた病理モデルとが急務となっている。のが、ショウジョウバエなのだ

は、医学研究に対して非常に有（図1）。ショウジョウバエは10効だと言える（投稿準備中）。

ゴーシェ病のモデル動物作成の試みは古くからあったが、モ日程で成虫になるため世代交代

ところで、わが国では患者数

デルマウスは約40年間、実現しが早い。また、寿命は約2カ月しが少ないためあまり知られていなかった。非常にシビアな病気か無いため、寿命測定にも適しないが、ゴーシェ病（Gaucher−sであるため、G月Aホモログをノている。体長は3ミリ前後と非常ノdisease）という名の遺伝病

ックダウンさせると約3週間でに小さいため、直径3センチほがある。これは非常に稀な死に至る。

どの容器に数十匹のショウジョ

常染色体劣勢遺伝性疾患で、ウバエを餌と一緒に入れて飼育

Gg〃COCg柁古川5才血5g（G84）遺伝子

ヒト原因遺伝子を導入した組みし、半月ごとに餌を交換するだが変異する事により、その産物換えショウジョウバエを作成し、けの手間も非常にかからない実であるグルコセレプロシダーゼ

ゴーシェ病モデルショウジョウ

験動物なのである。したがって、酵素の活性が低下あるいは欠損バエを確立した。この系統では、薬剤の一次スクリーニングのたする疾患である。その結果、生小胞体ストレスの売進や、複眼めにショウジョウバエを使用し、体膜の構成成分であるスフィンの形態異常が確認された。また、続く2次スクリーニングでマウゴ脂質の分解過程で、基質であヒトゴーシェ病に有効とされる

スを使用する方が、犠牲となるるグルコセレプロシドが体中の化合物・アンプロキソールが小マウスの数も大幅に削減するこ

マクロファージに蓄積すると考腹体ストレスを軽減する事でゴとができ、合理的である。

えられている2，3）。病状としては、ーシェ病モデルショウジョウバ

我々の研究室では、ヒトαシ神経症状、骨症状、肝脾腰など

エの神経変革疾患症状を緩和す

ヌクレインA30PをUAS−GAL4シが挙げられ、非神経型（1型）、る事も確認された4）。

ステムを用いて強制発現したパ

急性神経型（2型）、亜急性神経

最近、ショウジョウバエのーキンソン病モデルショウジョ型（3型）の3タイプに分類され、CG314J4およびCG37748とい

ウバエを用いて、薬剤のスクリーニングなどの研究を行ってい

特に2型の患者は2歳まで生きるう遺伝子が、6月A遺伝子のショ事が出来ず、深刻な疾患である。

ウジョウバエホモログ（相同遺る。例えば、パーキンソン病発日本では4〜6万人に1人という伝子）ではないかという報告が、症に先駆けて睡眠障害が起きる

非常に僅かな確立で発症するが、相次いでいる。当研究室では、事が知られているのだが、我々アシュケナージ系ユダヤ人ではいち早くこれら遺伝子の変異系の研究室でこのパーキンソン病900〜1000人に1人と極めて高統を第2世代のゴーシェ病モデ

モデルショウジョウバエで睡眠確率で発病してしまう民族病とルショウジョウバエとして利用解析を行ったところ、同様の睡しても知られる。G点4の変異体すべく、検証を行った。少なく眠異常がパーキンソン病発症前をヘテロで保有しているとパーともCGJ3414変異ショウジョウに確認された（伊藤ら投稿準キンソン病発症率が約28倍に上バエでは、グルコセレプロシド備中）。このショウジョウバエ昇するため、最近、認知症発症の蓄積が見られ（図2）、平均生に様々な薬剤を与えて飼育したの強力な憎悪因子としても注目存期間が約25％短縮し（図3）、ところ、睡眠改善に効果的な物されるようになった。ゴーシェ

睡眠障害（図4）などを確認するをスクリーニングする事が出来病のメカニズムは、現在のとこ事ができた5）。さらに、クライた。さらに、この薬剤は、パーろ不明で、治療や予防方がほとミングアビリティー測定を行っキンソン病に特徴的な運動機能んど存在しない。高齢化社会のたところ、有意に運動機能の低当研究室では、ゴーシェ病のLA81021JUL．2017′13

遺伝子がヒトのゴーシェ病原囲遺伝子と同様の機能を持つオルソログだと考えている。ちなみに、パーキンソン病で発現安常を起こす遺伝子群について、そス 野生型
タ ショウジョウバエ

CG3掴掴変異れぞれの発現を測定してみた（図CG3日48変異6）ところ、少62およびね烏、さらをに2629や（Cα絶妙gf光点）の発現

ド

図2：ショウジョウバエG8月ホモログ変異体では、ゲルコセレプロシダーゼ酵素の活性が低下したため、ゲルコセレプロシドの蓄積が起きる。

が増加していたことから、オートファジーや細胞免疫系が活性している可能性が示現された。

生l00

Pわ‡ゑ了の発現が増加したため、ミ彬

トコンドリア機能不全も宗唆された。また、CGJ4乃∂（脚ヱの≡或の発現が増加しているため、プ（％）

瑚

ロテオソームによる分鮨促進や袖コラーゲン異常の可能性も示唆○された。しかしながら、glr坤了の010iO

I04050070

日齢
図3：ショウジョウバエGβ月ホモログ変異体では、生存期間が著しく減少する。

発現は低いため、小胞体ストレスはこの変異系統には起きない可能性も考えられた。CG3174β00にあり、ヒトにおいてもC風47近傍に偽遺伝子が存在している事

00

から、CG3174gは偽遺伝子である可能性も考えられる。よって、

00

我々はCG314掴変異系統を新た00にゴーシェ病モデルショウジョ∞

さらに、我々の研究室では、

0

一日あたりの睡眠時間︵分︶遺伝子とGG37474遺伝子は近傍ゴーシェ病モデルショウジョウウバエとして採用する事にした。

バエに飢餓ストレスを与える事
野生型

CG3日48変異CG37474変異□昼間団夜間
図4：ゴーシェ病の特徴である睡眠の減少が、ショウジョウバエG8月ホモログ変異体でも再現される。

で、約3日間という短期間で生存率を測定する新しい系（ASアッセイ：Accelerated Starvationassay）を開発した。ゴーシェ病下も確認された（図5）。しかしなかった。変異系統の他にRNAiに対する新規治療薬を得るため、ながら、ccヲJj48変異ショウジを行って、これら遺伝子を不活

このアッセイ系にcc37414変異

ョウバエでのこれらに関しては、化させても、同様の結果が見ら系統を用いて、約300種類の薬野生型とほとんど違いは見られれた。これらの結果がcc374週剤を餌に混ぜて摂食させるとい14ヽLAB暮021JUL・2017

パーキンソンモデルショウジョウバエの進歩と応用−ゴーシェ病との関わり

00帥8070印軸仙洞訓叩0

1 0 8②机上で数回

クライミング活性︵％︶

ク＝モ0 0 卯 印 和 郎 5 0 棚 卸 州

ショウジョウバエを入れる

クライミング活性八％︶①空のバイアルに、決まった数の軽く叩き、ハエを完全に下に落とす

常は10秒）で決まった距離く例えば10センチ）に到達したハエをカウントし、全個体数の何パーセントになるかでクライミング活性▲＝＝⁚⁚・市▲．開園闘幽③そのまま静置しておき、決まった時間（通を算出する。
図5：運動機能の低下は、クライミングアッセイで測定する事ができる。UAS−GAL4およびRNAiによって、ショウジ
ョウバエの神経系でG8月ホモログの発現を低下させクライミングアッセイを行ったところ、加齢に伴う運動機能低下力＼CG37473の不活化でより顕著に見られた。てマウスやラットなどの哺乳類うスクリーニングを行った。その結果、候補物質を7種類に絞りの体液の違いなど、相違点は数やヒト患者由来の細胞株を用い込む事が出来、これらの薬剤で多く存在する。しかしながら、て2次、高次評価をしていくこと生存期間の延長が確認された。

薬の治療薬開発における経済性で、効率的な治療薬の開発がでこの作業には、修士課程の学生という点で見れば、ショウジョ

きると期待される。

が一人で、1年間という短期間でウバエは非常に安価でかつ容易成し遂げる事ができた。このよに開発に繋がる可能性があるとうに、非常に効率的なアッセイ言える。よって、ショウジョウ

1）Feany，M．B．．andBender，W＿W（2000）＿が可能となった。とは云うもの

バエでの薬剤スクリーニングを1disease．胸f〃柁404（6776㌦394【398．の、飢餓条件下ということやヒ次スクリーニングのツールとし

2）衝藤義勝，井田博幸＿（2016）．ゴーシェ

トとショウジョウバエでは脊椎て用い、そこで効果が見られた動物と無脊椎動物という違いや、場合、これらの候補物質を用いA飯蛸画肋modelofParkinsomls

doi：10．1038／35006074．

病UpDate．診断と治療社，ISBN978−4−7878−2246−83）Mitsui，J．，Mizuta，LToyoda，A＿，

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forGaucherDiseaseConferHigh

烏1済0

各遺伝子の発現量触粕﹇闇摘Ashida，R，Takahashi，Y．，Goto，J

30￣ク壁＿・．＿＿＿＿ユt i

SusceptibilitytoParkinsonDisease．

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ヒトの血液とショウジョウバエ

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重し掬「野生型；享1凰鳳

CG3†47一年変異

Minos−insertionmutantofthe

Dnsqi，hilaGBAgenehomologue

Showedabnormalphenotypesof
Climbingability，SleepandlifespanWithaccumulationofhydroxy−
野生型

CG37474変異

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図6：qRT−PCRにより、パーキンソン病で発現異常を起こす遺伝子群のショウジョウバエホモログの遺伝子発現を測定した。
LA別021JUL．2017′15