橋小脳低形成10型の分子病態メカニズムの解明

橋小脳低形成（PCH）の10型は、RNA キナーゼ CLP1 遺伝子変異によって断片化した tRNA (tRF) が核内に蓄積すること、p53 の活性化によって神経特異的に細胞死が生じることが知られている。しかしながら、この病因が tRF の蓄積によるものなのか、またCLP1 遺伝子変異がどのような経路を介して p53 を活性化しているのか、その詳細は未だ明らかにされていない。そこで本研究では、この疾患に対する治療法開発の一助となることを期待し、ヒト神経芽細胞株、ゼブラフィッシュそしてマウスをモデルに、CLP1 遺伝子変異による神経変性疾患の詳細な分子メカニズムを解明することを目的とする。平成29年度は、 ヒト神経芽細胞株とゼブラフィッシュを用いた解析によって、ある tRF （xtRF）がp53 を介して神経変性を引き起こすことを見出した。そして、平成30年度は、xtRF が糖代謝経路で機能している酵素を介してp53 を活性化していることを明らかにした（Inoue et al. BBRC, 2020）。本年度では、ヒト PCH10 型の病的変異を導入したマウスの作製を試みた。申請者は PCH10 型のモデルマウスを作製するために、CRISPR/Cas9システムを利用した。具体的には、病的変異を導入した一本鎖DNAを相同組み換えのドナーとして使用し、エレクトロポレーションによって、Cas9タンパク質と変異部分をターゲットにした gRNA ともにマウスの受精卵に導入した。その結果、CLP1 の 140 番目のアルギニンが終止コドンに置き換わったマウスの作製に成功した。これは、PCH10 型の初めての哺乳動物モデルであり、これを用いたPCH10 型の病態メカニズムの全容解明及び治療法の確立が大いに期待される。

橋小脳低形成（PCH）の10型は、RNA キナーゼ CLP1 遺伝子変異によって断片化した tRNA (tRF) が核内に蓄積すること、p53 の活性化によって神経特異的に細胞死が生じることが知られている。しかしながら、この病因が tRF の蓄積によるものなのか、またCLP1 遺伝子変異がどのような経路を介して p53 を活性化しているのか、その詳細は未だ明らかにされていない。そこで本研究では、この疾患に対する治療法開発の一助となることを期待し、ヒト神経芽細胞株、ゼブラフィッシュそしてマウスをモデルに、CLP1 遺伝子変異による神経変性疾患の詳細な分子メカニズムを解明することを目的とする。平成29年度は、 ヒト神経芽細胞株とゼブラフィッシュを用いた解析によって、ある tRF （xtRF）がp53 を介して神経変性を引き起こすことを見出した。そして、平成30年度は、xtRF が糖代謝経路で機能している酵素を介してp53 を活性化していることを明らかにした（Inoue et al. BBRC, 2020）。本年度では、ヒト PCH10 型の病的変異を導入したマウスの作製を試みた。申請者は PCH10 型のモデルマウスを作製するために、CRISPR/Cas9システムを利用した。具体的には、病的変異を導入した一本鎖DNAを相同組み換えのドナーとして使用し、エレクトロポレーションによって、Cas9タンパク質と変異部分をターゲットにした gRNA ともにマウスの受精卵に導入した。その結果、CLP1 の 140 番目のアルギニンが終止コドンに置き換わったマウスの作製に成功した。これは、PCH10 型の初めての哺乳動物モデルであり、これを用いたPCH10 型の病態メカニズムの全容解明及び治療法の確立が大いに期待される。