共同研究・競争的資金等の研究課題

神経変性疾患の特徴として、細胞内外での毒性タンパク質の凝集体形成と蓄積が知られている。また、それらの毒性タンパク質が細胞間で伝播することも明らかとなりつつある。「脳にはリンパ系がない」というのが長年の定説であったが、近年「脳のゴミ処理システム」としてグリアリンパ系が発見され、脳内水環境の制御とその異常に注目が集まっている。グリアリンパ系では、アストロサイトが血管に伸ばした突起（足突起）でのアクアポリン4 の局在が重要である。本研究では、筋萎縮性側索硬化症の原因タンパク質の異常構造に着目し、マウス個体での毒性タンパク質の伝播を追跡するための実験系を確立し、グリアリンパ系の関与を解析する。 遺伝性ALSの原因遺伝子である変異型SOD1を過剰発現させたトランスジェニックマウスでは、運動神経に毒性SOD1分子種（オリゴマーや凝集体など）が蓄積し、運動神経が進行性に死滅することが知られている。近年、脳からの代謝物・老廃物の新たな排泄機構としてグリアリンパ系 (glymphatic system) が注目されている。グリアリンパ系では、脳血管を覆うアストロサイト足突起への水チャネルであるアクアポリン４ (AQP4)の集積が重要であり、脳実質内への水流入（脳脊髄液の流入）と代謝物・老廃物の洗い出しの駆動力を担うと考えられている。我々は、ALSモデル（SOD1のG93A変異体を発現する）マウスにおいてAQP4を欠損させたところ、病態が加速（病状が悪化）することをすでに報告している。また、ALSマウスでのAQP4の発現・局在を調べたところ、脊髄前角などの病態部位において顕著な発現上昇と局在異常が観察された。本年は、グリアリンパ系の活性を定量的に評価するために、薬物動態解析のコンパートメントモデルを導入して分布および排泄に関するパラメーターの算出を行った。蛍光標識したトレーサータンパク質をCSF中に投与し（大槽内投与法）、脊髄へのトレーサータンパク質の流入・流出の定量解析を行ったところ、ALSマウスでは脳実質でのタンパク質の蓄積がより起こりやすくなっているとの結論を得た。このことから、ALSモデルマウスのグリアリンパ系では脳内間質液・細胞外液 (interstitial fluid) の一方向性の流れが障害し、淀み（stagnation) が発生しているとの新たな病態モデルを提唱した。 リアリンパ系の定量解析のために、薬物動態解析のコンパートメントモデルによる定量解析を導入した。分布および排泄に関する速度定数を算出することで、ALSモデルマウスのグリアリンパ系が正常マウスに比べて60％低下することが判明した。 ALSモデルマウスでのグリアリンパ系の異常が、AQP4欠損マウスで見られる異常とどの様に異なるのかを解明し、ALSの病態と治療法に新たな視点を提供したいと考えている。また、アルツハイマー病やパーキンソン病などの他の神経変性疾患との差異も検討すべき重要な課題である。