アルツハイマー病モデルマウスの作成、解析と治療への応用
Mouse Models for Alzheimer’s Disease
研究代表者

群馬大学生体調節研究所細胞構造分野

教授

原田彰宏

Laboratory of Cellular and Molecular Morphology,
Department of Cell Biology,
Institute for Molecular and Cellular Regulation,
Gunma University, Professor, Akihiro HARADA
和文アブストラクト
本研究 では、アルツハイマー病において如何にして 神経原線維変化、細胞死 が生じるかを解明するため、下記の２種類のモデルマウスを作製し、その解析を行った。
A) 遺伝性痴呆症 FTDP-17 と同様の変異タウ cDNA を持つノックインマウス、および変異タウ cDNAを過剰発現するトランスジェニックマウスを作製し、その解析を行った。
B) 樹状突起に存在する微小管関連蛋白 MAP2 のノックアウトマウス を作製し、アルツハイマー病との関連を調べた。その結果ノックアウトマウ スでは、樹状突起内の微小管 の本数および樹状突起の長さが減少した。また、海馬や大脳皮質等において PKA が樹状突起から選択的に失われ、これによる長期記憶の異常も認められた。同様の役割をタウが担っており、それが アルツハイマーの発症メカニズムに関わっている 可能性もあるため、タウのノックアウトマウス 等でも同様の解析を行うことを予定している。

Abstract
In a hereditary neuronal disease called FTDP-17, clinical features(dementia) and pathological features (neurofibrillary tangles andneuronal cell death) similar to Alzheimer's disease are observed. The
gene of tau protein, one of microtubule-associated proteins, havemissense mutations or splice-donor site mutations in these patients. To
make the model mice for human dementia, we made 'knockin' mice which havea mutated human tau cDNA on the mouse tau locus, and 'transgenic' mice
which overexpress mutated human tau cDNA. We are now analysing the mutant
mice to see if they have similar phenotype as human patients. We have1

also generated mice deficient of MAP2, a microtubule-associated protein
whose function is similar to tau protein. In MAP2-deficient mice, a
reduction of dendritic length and a reduction of the amount PKA in
dendrites was observed. Defect in long-term memory was also detected,
suggesting that microtubule-associated proteins is highly associatedwith dementia.

１. 研究目的B)

アルツハイマー病（Alzheimer’s disease,

MAP2 ノックアウトマウスを作製し、その解析を行った。

AD）は老年期痴呆の主な原因であり 、その病因の解明及び治療法の開発は医学上極めて重要で

２. 研究経過ある。AD の神経病理学的特徴は、老人斑と神経A) タウノックインマウス及びタウを神経特異

原 線 維 変 化 （ PHF的に過剰発現 するマウスの作成及び解析につい(pairedhelicalfilament) から成る）であり、その結果、皮質ての神経細胞死がおこると考えられる。最近、ADA-1) これらの変異（特に３３７番目のバリンと同様の病理学的特徴（神経原線維変化と神経細がメチオニン に変化したもの ）を持つヒトのタ胞死）をもつ遺伝性痴呆症 FTDP-17 がタウ遺伝

ウ cDNA をジーンターゲティング法によってマ子の変異によって生じることが判明し、タウの異ウスのタウ遺伝子座に導入する（「ノックイン」）

常自身が神経原線維変化の必要十分条件 である（図１）。現在、ヒトのタウ cDNA を両方のタウことが明らかとなった。 FTDP-17 ではタウ遺伝

遺伝子座 に導入したマウス（ホモ接合体）の作子はアミノ酸の置換やスプライシング異常をき製が終了し、長期飼育、解析中である 。現在２たす変異を生じている。その結果、変異型タウや２ヶ月齢まで解析しており、ホモでその遺伝子4 リピートタウ の割合が増加し、この異常なタウを持つマウス ではマウスの内在性 のタウ蛋白は蛋白の蓄積（gain of function）が神経原線存在しない一方、変異を持つヒトのタウ蛋白は維変化を引き起こし、細胞死を生じる原因となっマウスのタウ蛋白の７０％程まで発現していた。ていると考えられる。そこで本研究では、変異型

しかし、このマウスにおいては神経原線維変化タウ蛋白や、タウ蛋白と同様の機能を有する微小等の神経病理学的所見 や神経学的な異常が認め

管関連蛋白 MAP2 が、如何にして痴呆症と関連しられなかったため 、更に症状の時間経過を促進ているかを解明するため、するため、このマウスを、ヒトで AD をおこすアA)

タウノックインマウス及びタウを神経特

ミ ノ 酸 の 置 換 を 持 つ 変 異 型 APP (amyloid異的に過剰発現するマウス

precursor protein) のトランスジェニック2マウス等と交配中である。

な CAG プロモーターとヒトのタウ cDNAの間に、今後、これらのマウスを解析して FTDP-17 さ

loxP 配列で挿んだ、蛋白をコード しない DNA

らには AD 発症におけるタウの役割を解析する断片を挿入し、Cre recombinase を発現する予定である。

組織や細胞だけでヒトのタウ cDNA を過剰発現できるトランスジェニックマウス を作製し、その マ ウ ス と 、 神 経 細 胞 特 異 的 に Cre
recombinase を発現するマウス を交配することも試みている。
前者のトランスジェニックマウス は既に作製が終了しており、それだけでは特に異常は認め

図１られない。現在、後者の神経細胞特異的に Creヒトの変異型タウ遺伝子（cDNA）をマウスのタウ遺伝recombinase を発現するマウスを、Cre 遺伝子座に挿入した図子をマウスのタウ遺伝子座にノックインするこ導入した変異としてはとによって作製中である。作製が終わり次第、AV337M（337 番目のバリンをメチオニンに置換）と同様の手法を用いて解析する予定である。

P301L（301 番目のプロリンをロイシンに置換）
R406W（406 番目のアルギニンをトリプトファンに置B) MAP2 ノックアウトマウス の作成と解析換）

タウは微小管関連蛋白の１つであり、神経は等である。

他にも構造の類似した微小管関連蛋白 をもち、その役割はタウの役割を知るために非常に参考

A-2) 変異を持つヒトのタウ cDNA を神経細胞になる。そのため、我々は樹状突起に存在する特異的に過剰発現させるトランスジェニックマ

微小管関連蛋白 MAP2 のノックアウトマウスをウスを作製する。

作成し、解析を行った。MAP2 ノックアウトマウ

ヒトの FTDP-17 の発症には３０年以上 かかスでは、樹状突起内の微小管 の本数および 樹状るため 、A のノックインマウス では痴呆が発症突起の長さが減少していた。海馬、大脳皮質等しない可能性 もある。しかし 、タウを培養細胞においては PKA（A キナーゼ）が樹状突起からで過剰発現させると細胞分裂 の異常が見られる選択的に失われていた。さらに、PKA の量の減た め、単に タウを過剰発現す るトランスジェ

少により、 PKA の基質の１つである転写因子

ニックマウス は致死になる可能性 が高い。そこ

CREB のリン酸化に異常がおきていた。また、樹で、ヒトのタウ cDNA の発現レベルをさらに上状突起の形態や PKA のシグナル伝達異常によるげて神経原線維の形成を促進するために、強力と思われる長期記憶の異常も認められ、MAP2 が3

単なる細胞骨格としてだけではなく、神経のシ４. 今後の課題と発展

グナル伝達にも重要な役割を果たしていること

タ ウ のノ ッ ク イ ン マ ウ ス及 びト ラ ン ス ジ ェが示唆された。

ニックマウス でアルツハイマー 病の病理所見は得られなかったため、更に他のマウスと交配して病理症状を呈するマウスを作製する。
また、MAP2 と同様に、タウが神経内での情報伝達に関与しており、それがアルツハイマーの発症メカニズムに関わっている可能性もあるため、タウのノックアウトマウスや FTDP17 で生じている変異を導入したノックインマウスでも MAP2のノックアウトマウス と同様の解析を行うことを予定している。

図２

MAP2 ノックアウトマウスにおける樹状突起の形成不全

５. 発表論文リスト

上.３週間培養した海馬神経細胞の樹状突起を1.

MAP2

isrequiredfor

dendriterhodamine‑phalloidin で染色したもの（WT：野生型、

elongation,

KO：MAP2 ノックアウトマウス）

dendrites, and proper PKA signal

樹状突起の長さが減少しているのが明らかである。

transduction.

下. マウス成体の海馬組織を単離し、ゴルジ（鍍銀）Takei Y., Oguchi K., Hirokawa N.

染色で染めたもの

J. Cell Biol. 2002,158, 541–549

やはり樹状突起の長さが減少している。

３. 研究成果
タ ウ のノ ッ ク イ ン マ ウ ス及 びト ラ ン ス ジ ェ
ニックマウスを作製し、ヒトのアミノ酸変異を持つマウスの作製に成功した。
またタウの類縁分子 MAP2 のノックアウトマ
ウスを作製し、その樹状突起の形態や神経細胞内のシグナル伝達の異常を認め、更に長期記憶の異常を認めた。

4PKA

anchoringinHarada A., Teng J.,