パーキンソン病とα-シヌクレインに関する新しい知見
研究によれば、α-シヌクレインの多様な形とパーキンソン病の可能な治療法が明らかになってるよ。
― 1 分で読む
目次
パーキンソン病(PD)は、脳の神経細胞が徐々に機能しなくなる深刻な病気だよ。これが原因で、動きやバランス、協調性に問題が出るんだ。特に影響を受けるのは中脳で、ドーパミンという化学物質を作る特定のニューロンが失われるんだ。PDの人の脳では、α-シヌクレイン(αSyn)というタンパク質が塊になって蓄積されて、レビー小体と呼ばれる構造を形成するのがこの病気の特徴なんだ。
パーキンソン病におけるα-シヌクレインの役割
研究によると、αSynの蓄積がPDの神経細胞死の主な原因なんだ。αSynの量や形の変化が病気と密接に関連しているんだよ。例えば、αSynを作る遺伝子の余分なコピーを持っている人は、もっと若い頃にPDの症状が出ることがあるんだ。他の人は一つの余分なコピーで、後で症状が現れることも。αSynを作るDNAの特定の変化が、PDのリスク上昇やタンパク質のレベル増加に関係していることがわかってる。
通常のαSynの他にも、遺伝子から作られる短いバージョンのものもあって、これらは異なる特性を持っているかもしれないし、タンパク質が細胞内でどのように振る舞うかにも影響を与える可能性があるんだ。研究では、これらの異なる形のαSynがどのように生成されるかの変化がPDにとって重要かもしれないって示唆されているよ。
治療アプローチとしてのアンチセンスオリゴヌクレオチド
アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)は、特定のRNA分子をターゲットに設計された短いRNAの一部なんだ。これがαSynみたいな有害なタンパク質のレベルを減らすのに役立つんだ。PDの場合、αSynをターゲットにしたASOは動物実験で期待されていて、最近では人間でもテストが始まってる。
でも、これらの治療がうまく働くか確かめるためには、研究者たちは人間の脳細胞で生成されるαSynの異なる形を完全に理解する必要があるんだ。具体的には、どれだけの種類のαSynが作られているか、そしてそれが病気にどう影響されるかを知る必要があるんだよ。特定の人間の細胞を研究することで、研究者たちはASOを使ってαSynのレベルをターゲットにして減少させる最良の方法を見つけられるんだ。
研究手法
研究者たちは、誘導多能性幹細胞(iPSC)と呼ばれる特殊な人間の細胞を使って、それを中脳ニューロンに変えたんだ。これがPDで影響を受ける神経細胞の種類なんだ。そして、RNAの全シーケンスを読む方法を使って、これらの細胞で作られるαSynの異なる形を全て見ることができたんだ。
このニューロンを分析した結果、多くの異なるαSynの形があることがわかった。実際、研究者たちは42種類の異なる形を特定して、αSynの多様性が病気の進行に関与する可能性があることを示唆しているんだ。これらの形の多くはPDで通常研究されているものではなくて、αSynが病気にどのように寄与するかの複雑な様子を指し示しているんだ。
α-シヌクレインの多様性に関する発見
特定されたαSynの異なる形の中には、既知の説明と一致しないものもあったんだ。一部は構造に変化があって新しい特性を持っていることがわかったんだ。これらのあまり一般的ではない形のいくつかは、実際にPDの人の脳サンプルで見つかっていて、病気に関与している可能性があることを示しているんだ。
ある発見として、αSynの特定の形、例えばαSyn-118やαSyn-113が、より塊になる可能性がある形に折りたたまれることがあるんだ。これは重要で、αSynが塊になっちゃうと、正常な細胞機能を妨げて細胞死を引き起こす可能性があるからだよ。
アンチセンスオリゴヌクレオチドのテスト
ASOが過剰なαSynの問題を減らせるかどうかを確認するために、研究者たちはiPSC由来のニューロンのさまざまなαSynの形をターゲットにしたいくつかのASOをテストしたんだ。いくつかのASOはこれらの細胞でαSynのレベルを効果的に下げることがわかったんだ。これは、ASOがPDの人における有害なαSynの影響を減らすのに使えるかもしれないことを示す、励みになるステップだったよ。
さらにテストの結果、特に効果的な特定のASO、名前をASO-1というものがあることがわかった。このASOを使用すると、研究者たちはαSynのレベルが減少するのを観察したんだ。それは、存在するタンパク質の数や細胞内で形成される有害な凝集物の数の両方で見られたんだ。
細胞の健康への影響
ASO-1はαSynのレベルを下げただけでなく、実験室内のニューロンの健康を助けるように見えたんだ。ASO-1で処理された細胞は、損傷が少なくて、ミトコンドリア(細胞のエネルギー発生源)がより安定していることが示されたんだ。ASO治療により、有毒なαSynの形のレベルが減少し、全体的な細胞生存率も改善されたんだ。
研究者たちはまた、ミトコンドリアとリソソーム(細胞のリサイクルセンター)との接続を測定したんだ。健康な細胞はこれらの構造間に活発な接続があって、ASO-1治療によりこれらの接触が増加したことは、細胞の健康が改善されたことを示しているんだ。
意義と今後の方向性
全体として、この研究結果は、人間のニューロンにおけるαSynの多様性を考慮することがPDの治療法を開発する際に重要だって示唆しているんだ。複数のαSynの転写産物をターゲットにするASOは、治療戦略として期待されるかもしれないし、正常な機能を保ちながら有害なタンパク質のレベルを部分的に減少させることが可能になるかもしれない。
多くの異なるαSynの形の発見は、今後の研究に向けて重要な疑問を投げかけているんだ。これは、科学者たちがこれらの形がPDの進行にどう影響するかをもっと知る必要があることを示唆しているんだ。この複雑さを理解することで、αSynを減らすことだけでなく、病気に関連する特定の形をターゲットにしたより良い治療オプションが見つかるかもしれない。
結論
パーキンソン病は、α-シヌクレインタンパク質の蓄積によって部分的に引き起こされる複雑な状態なんだ。最近の研究は、αSynの形の多様性とそれが病気の進行にどう寄与する可能性があるかについての理解を深めているんだ。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、影響を受けたニューロンで有害なαSynのレベルをターゲットにして減少させる手段としての可能性があるんだよ。
さらなる研究、特にαSynの異なる形とそのPDにおける役割に焦点を当てたものが進むことで、多くの人にとってこの病気の進行を変えるようなより良い治療戦略が見つかるかもしれない。パーキンソン病におけるαSynの影響の全体像を理解することで、この難しい状態で生活している人々の生活を改善するための画期的な発見が生まれるかもしれないんだ。
タイトル: The diversity of SNCA transcripts in neurons, and its impact on antisense oligonucleotide therapeutics
概要: The role of the SNCA gene locus in driving Parkinsons disease (PD) through rare and common genetic variation is well-recognized, but the transcriptional diversity of SNCA in vulnerable cell types remains unclear. We performed SNCA long-read RNA sequencing in human dopaminergic neurons and show that annotated SNCA transcripts account for only 5% of expression. Rather, the majority of expression (75%) at the SNCA locus originates from transcripts with alternative 5 and 3 untranslated regions. Importantly, 10% originates from transcripts encoding open reading frames not previously annotated, which are translated and detectable in human postmortem brain. Defining the 3 untranslated regions enabled the rational design of antisense oligonucleotides targeting the majority of SNCA transcripts, leading to the effective reversal of PD pathology, including protein aggregation, mitochondrial dysfunction, and toxicity. Resolving the complexity of the SNCA transcriptional landscape impacts RNA therapies and highlights differences in protein isoforms and their contribution to disease.
著者: Sonia Gandhi, J. R. Evans, E. K. Gustavsson, I. Doykov, D. Murphy, G. Virdi, J. Lachica, A. Rontgen, M. H. Murtada, C. W. Pang, H. Macpherson, A. I. Wernick, C. E. Toomey, D. Athauda, M. Choi, J. Hardy, N. W. Wood, M. Vendruscolo, K. Mills, W. Heywood, M. Ryten
最終更新: 2024-05-31 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.30.596437
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.30.596437.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。