Modulation of glycolysis for the mitigation of neurodegenerative diseases

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は、脳からの運動指令を筋肉に伝達する神経細胞（運動ニューロン）が変性によって失われ、全身の筋力が致死的に衰退する難病である。我々は、ほとんど全てのALSで運動ニューロンに異常な凝集体を形成するRNA/DNA結合タンパク質TDP-43に着目し、熱帯魚ゼブラフィッシュのTDP-43に様々な様式の摂動を加えると、運動ニューロンの細胞内ATPレベルが著しく低下するという共通点を見出した。本研究はこの結果に基づき、運動ニューロンの細胞内ATPレベルを上昇させる新しい遺伝学的手法を開発し、細胞内ATPの供給によってTDP-43の細胞毒性を抑圧できるか検証することを目的とした。ミトコンドリアにおける酸化的リン酸化が神経細胞における主要なATP供給路であることから、ミトコンドリア内のカルシウムイオン濃度をイメージングによって解析するゼブラフィッシュ系統を作製した。この系統を用いて、細胞サイズが大きい運動ニューロンほど、ミトコンドリア内のカルシウム濃度が低いことを見出した。また、運動ニューロンの解糖系の活性を評価する為に、解糖系の最終産物であるピルビン酸と乳酸をそれぞれ蛍光イメージングによって検出する為のゼブラフィッシュ系統を樹立した。さらに、解糖系の代謝産物である1,6-bisphosphateを蛍光イメージングによって評価する為のトランスジェニック系統を作製した。

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は、脳からの運動指令を筋肉に伝達する神経細胞（運動ニューロン）が変性によって失われ、全身の筋力が致死的に衰退する難病である。我々は、ほとんど全てのALSで運動ニューロンに異常な凝集体を形成するRNA/DNA結合タンパク質TDP-43に着目し、熱帯魚ゼブラフィッシュのTDP-43に様々な様式の摂動を加えると、運動ニューロンの細胞内ATPレベルが著しく低下するという共通点を見出した。本研究はこの結果に基づき、運動ニューロンの細胞内ATPレベルを上昇させる新しい遺伝学的手法を開発し、細胞内ATPの供給によってTDP-43の細胞毒性を抑圧できるか検証することを目的とした。ミトコンドリアにおける酸化的リン酸化が神経細胞における主要なATP供給路であることから、ミトコンドリア内のカルシウムイオン濃度をイメージングによって解析するゼブラフィッシュ系統を作製した。この系統を用いて、細胞サイズが大きい運動ニューロンほど、ミトコンドリア内のカルシウム濃度が低いことを見出した。また、運動ニューロンの解糖系の活性を評価する為に、解糖系の最終産物であるピルビン酸と乳酸をそれぞれ蛍光イメージングによって検出する為のゼブラフィッシュ系統を樹立した。さらに、解糖系の代謝産物である1,6-bisphosphateを蛍光イメージングによって評価する為のトランスジェニック系統を作製した。