2022 年度 精神薬療分野 一般研究助成 研究成果報告書

アルツハイマー病：アポリポ蛋白 E を標的とした革新的ペプチド療法の確立森 隆
埼玉医科大学 研究部【研究の背景】
アミロイド前駆体蛋白（amyloid β-protein precursor，APP）をβ-・γ-セクレターゼが切断して Aβが産生される（図左）。この経路が亢進すると、アミロイド β-蛋白（amyloid β-protein，Aβ）が増産して病態が悪化する。この Aβ産生経路に加えて、脂質・コレ ス テ ロー ル 調 節 を 担 う ア ポ リ ポ 蛋 白 E （ apolipoprotein E,apoE）が N-端-APP に結合すると、Aβが増産する機構が存在する（図左）。我々が報告した新機構では、APP がゴルジ体から細胞膜に輸送・蓄積し、Aβが増産され病態が悪化する。さらに、この新機構を阻害するペプチドも見出しており、Aβの輸送・蓄積機構を標的とした新規治療法が期待される（図右）1)。
アルツハイマー病の治療標的として apoE-N 端-APP 結合を研究し、apoE 側の結合部位を低密度リポ蛋白受容体（low-densitylipoprotein receptor, LDLR）結合領域（133-152 アミノ酸配列）と特定した。加えて、apoE-ペプチド（ApoEp）である 133-152 アミノ酸配列の N 末端に、6 個の lysine（K）残基を付加した結合阻害ペプチド（6KApoEp と以下記載）を合成した。ApoE と競合してアミロイド前駆体蛋白に結合し、Aβの産生経路を阻害する 1)。

【目  的】脂質・コレステロール調節を担う apoE が N-端-APP に結合すると、原因蛋白の Aβ が増産する機構を発見し、結合ドメインを apoE の LDLR 結合領域と特定した。さらに、特定した領域の配列を構造修復し、ペプチド阻害剤（6KApoEp）を設計し、Aβ 増産を抑制することに成功した。本研究では、次の段階に進み、アルツハイマー病の革新的なペプチド治療薬を開発する。

【方  法】アルツハイマー病態モデルマウス（APP/PS1 マウス）に、ヒト apoE の apoE2，apoE3，apoE4 アイソフォームの何れか 1 つを発現させた病態モデルマウス（APP/PS1/E2 マウス、APP/PS1/E3 マウス、APP/PS1/E4 マウスあるいは APP/PS1/E2/E3/E4マウスと以下記載）を作製し、12 ヶ月齢時から 3 ヶ月間 6KApoEp（250 μg/kg）あるいは溶媒を 1 日 1 回腹腔内投与した。15ヶ月齢時にアルツハイマー病態に対する 6KApoEp の治療効果を調べた。さらに、apoE アイソフォームの中で、apoE2 と比較して apoE3 と apoE4 は、各受容体への結合性が強いとの報告から、6KApoEp 療法の apoE アイソフォーム特異的な有効性にも着目した。具体的には、6KApoEp 療法による行動・認知機能障害の改善効果、脳アミロイド病変の軽減効果を調べた。

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2023 年度

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さらに、分子機構の解明として、6KApoEp 療法による細胞膜 APP 代謝の抑制効果と、p44/42・p38 mitogen-activated proteinkinaseｓ（MAPKs）のリン酸化への影響を調べた。

【結  果】6KApoEp を投与した何れの APP/PS1/E2/E3/E4 マウスにおいても、学習と記憶障害を改善し、脳血管アミロイド病変も軽減させた。興味深いことに、apoE2 あるいは apoE3 アイソフォームを保有する他の 2 種類の APP/PS1/E2 そして APP/PS1/E3
マウスと比較して、脳血管アミロイド病変と脳内 Aβ に対する 6KApoEp 療法の最も高い軽減（減少）効果が、apoE4 アイソフォームを保有する APP/PS1/E4 マウスで示された。
6KApoEp 療法の分子機構に関して、6KApoEp が apoE-N 端-APP 結合を阻害すると、apoE の受容体への結合で活性化する MAP kinase kinase kinase の dual leucine-zipper kinase（DLK）の蛋白発現と、続く p44/42 MAPK のリン酸化が抑制される。その結果、病態の改善に繋がる apoE を介した Aβ 産生機構と APP 転写が抑制されることが明らかとなった。

【考  察】これまでの治療薬の開発は、APP 代謝における切断酵素（β-・γ-セクレターゼ）の阻害剤が先行してきた。脳からの Aβの排除を期待した抗体療法の開発も行われてきた。臨床試験において前臨床試験での有効性が再現されず，副作用（脳内微小出血・T 細胞性脳炎）が問題視され、試験の中止が相次いできた。降り注ぐ光として、米国食品医薬品局が，軽度認知障害と軽度認知症ステージのアルツハイマー病患者を対象とする LEQUEMBITM（lecanemab-irmb：Aβ の可溶性プロトフィブリルおよび不溶性凝集体に対するヒト化 IgG1 モノクローナル抗体）を迅速承認した。アルツハイマー病に対する病態の改善薬として承認された新薬であり、本邦においても厚生労働省の専門家部会による審議を経て、厚生労働省により最終承認された。しかし、これで創薬が終了した訳ではない。中等度そして進行したステージの患者を対象とした病態の改善薬が開発されなければならない。本研究のペプチド治療薬は、APP が apoE との結合で細胞膜に輸送・蓄積され、その結果、Aβ が増産される機構を標的としている。従来の切断酵素を標的あるいは Aβ の排除を目的（抗体療法）とした薬剤開発とは異なる。Aβ そのものではなく、Aβ の生産源となる細胞膜の APP を減らすことに注目した点も創造的で、次世代の治療薬の開発が期待される。

【臨床的意義・臨床への貢献度】
6KApoEp 療法は、新たな治療アプローチである apoE の N-端-APP 結合によって増加する Aβ の産生機構、Aβ の細胞内輸送機構を標的としており、これまでの治療薬とは作用機序が異なる。このため、革新的な治療薬になる可能性がある。
病態が最も悪化する apoE4 アイソフォーム保有のアルツハイマー病患者への臨床応用が期待される。

【参考・引用文献】
1) Sawmiller, D., Habib, A., Hou, H., Mori, T., Fan, A., Tian, J., Zeng, J., Giunta, B., Sanberg, P. R., Mattson, M. P.,
Tan, J. (2019) A novel apolipoprotein E antagonist functionally blocks apolipoprotein E interaction with N-terminal
amyloid precursor protein, reduces β-amyloid-associated pathology, and improves cognition. Biol. Psychiatry 86, 208220.
2) Sawmiller, D., Koyama, N., Fujiwara, M., Segawa, T., Maeda, M., Mori, T. (2023) Targeting apolipoprotein E and Nterminal amyloid β-protein precursor interaction improves cognition and reduces amyloid pathology in Alzheimer mice.

J Biol Chem, 299, 104846.

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