本研究課題では、ALSの中核病理を構成するTDP-43の異常化メカニズムを解明することを目標とする。TDP-43は核と細胞質を往来し、正常では核における局在が優位である。ALSやFTLDの神経細胞では何らかの原因によって、この輸送のバランスが崩れて細胞質にTDP-43がリン酸化を伴って異常蓄積すると考えられるが、その分子機序は不明である。TDP-43の核外漏出や凝集を抑制することが実現すれば孤発性ALSの病態制御に向けた大きな一歩となると考えられる。
令和４年度は、昨年度に引き続きTDP-43病理の形成機序について、TDP-43の多量体・単量体状態の異常の観点から解析した。クロスリンク法を用いた生化学的解析によって、ALS死後脳および脊髄試料を解析したところ、対照と比較してALSでは相対的にTDP-43単量体が増加していることが判明した。そこで、単量体化を促進するためN末端に数箇所の変異を導入した変異TDP-43cDNAを、培養神経細胞およびヒトiPS細胞由来運動ニューロンに発現させたところ、TDP-43単量体変異体は、細胞質へ異常局在し、リン酸化、界面活性剤への不溶化が促進し、TDP-43病理の特徴を再現した。また、単量体TDP-43に対する核外輸送因子や、 ALS関連の細胞ストレスにより内在性TDP-43が単量体化することも見出した。これらの結果から、TDP-43の多量体化の維持が本疾患の治療標的となる可能性が考えられた。さらに、この変異体を用いたiPS運動神経細胞モデルおよびノックインマウスモデルを樹立することができた。モデルマウスについては脳・脊髄における変異タンパク質の発現を確認でき、加齢依存性の神経変性機序の解析をすすめている。ALS病巣におけるTDP-43の単量体化とその病態形成に関する役割について研究成果を取り纏め、原著論文として投稿した。