JP2016108249A - Therapeutic agent for spinocerebellar ataxia type 31 (sca31) - Google Patents

Therapeutic agent for spinocerebellar ataxia type 31 (sca31) Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel therapy based on the onset mechanism of spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31).SOLUTION: The invention provides a therapeutic agent for spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31) comprising RNA binding proteins selected from TDP-43 or FUS/TLS, or a fragment comprising these RNA binding regions.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、脊髄小脳失調症31型(SCA31)の治療剤に関し、より具体的には、脊髄小脳失調症31型(SCA31)において異常凝集するRNAリピートと特異的に結合するタンパク質を含む上記治療剤に関する。   The present invention relates to a therapeutic agent for spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31), more specifically, the above treatment comprising a protein that specifically binds to an RNA repeat that abnormally aggregates in spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31) It relates to the agent.

脊髄小脳変性症は現在治療法がない神経難病の一つであり、我が国には約3万人の罹患者がいると言われている。罹患すると、小脳とそれに関連する脳の機能が障害されるために運動失調症状が出現し、数年で進行して歩けなくなることが多い疾患である。   Spinocerebellar degeneration is one of the intractable neurological diseases for which there is currently no cure, and it is said that there are about 30,000 affected people in Japan. When affected, the cerebellum and related brain functions are impaired, resulting in ataxia symptoms that often progress and become unable to walk in a few years.

脊髄小脳変性症には遺伝性のものと非遺伝性(孤発性)のものがあることが知られている。遺伝性のものの中で、31型(SCA31)は本邦特有の、頻度の高い優性遺伝性脊髄小脳失調症の一つである。SCA31の原因遺伝子は、16番染色体長腕に位置するBEANおよびTK2遺伝子に共通するイントロン領域に存在する2.5〜3.8kbp程度のTGGAAの5塩基繰り返し配列を含むリピート配列である。ゲノム内の異常伸長したマイクロサテライトリピートの(TGGAA)nが転写され、細胞内に(UGGAA)nを含むリピートRNAが凝集蓄積することが本発明者等のグループにより報告されている(非特許文献1および2)。 It is known that spinocerebellar degeneration is hereditary and non-hereditary (spontaneous). Among hereditary ones, type 31 (SCA31) is one of the most common dominant hereditary spinocerebellar ataxias in Japan. The causative gene of SCA31 is a repeat sequence containing a TGAA 5-base repeat sequence of about 2.5 to 3.8 kbp present in the intron region common to the BEAN and TK2 genes located in the long arm of chromosome 16. Is abnormally expanded transcription (TGGAA) n microsatellite repeats were in the genome, (UGGAA) repeat RNA containing n that are aggregated accumulation has been reported by a group of the present inventors (Non-Patent Document intracellularly 1 and 2).

一方、トランス活性化応答領域(transactivation responsive region(TAR)) DNA結合タンパク質43(TAR DNA-binding protein 43、TDP-43)およびfused in sarcoma / translated in liposarcoma(FUS/TLS)等のRNA結合タンパク質(RBP)は、ユビキチン化された細胞室内封入体として蓄積するだけでなく、家族性筋萎縮性側索硬化症(ALS)および前頭側頭葉認知症(FTD)の病態に関連していることが報告されている(非特許文献3)。TDP-43はTGおよびUGに富む配列のクラスターに対して高い結合親和性を有することが報告されている(非特許文献4および5)。   Meanwhile, RNA binding proteins such as transactivation responsive region (TAR) DNA binding protein 43 (TAR DNA-binding protein 43, TDP-43) and fused in sarcoma / translated in liposarcoma (FUS / TLS) ( RBP) not only accumulates as ubiquitinated intracellular inclusions, but is also associated with the pathogenesis of familial amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobe dementia (FTD) It has been reported (Non-Patent Document 3). TDP-43 has been reported to have high binding affinity for clusters of sequences rich in TG and UG (Non-patent Documents 4 and 5).

Sato, N. et al., The American Journal of Human Genetics 85, 544-557, November 13, 2009Sato, N. et al., The American Journal of Human Genetics 85, 544-557, November 13, 2009 Niimi, Y. et al., Neuropathology, 33, 600-611, 2013Niimi, Y. et al., Neuropathology, 33, 600-611, 2013 Mackenzie, I.R. et al., The Lancet Neurology 9, 995-1007, 2010Mackenzie, I.R. et al., The Lancet Neurology 9, 995-1007, 2010 Buratti, E. et al., The Journal of Biological Chemistry, 276, 36337-36343, 2001Buratti, E. et al., The Journal of Biological Chemistry, 276, 36337-36343, 2001 Tollervey, J.R. et al., Nature Neuroscience 14, 452-458, 2011Tollervey, J.R. et al., Nature Neuroscience 14, 452-458, 2011

現在のところ、脊髄小脳失調症31型(SCA31)の有効な治療法はなく、神経筋疾患の病態解明と治療法、予防法解明など、根本的治療法の開発が期待されている。本発明は、SCA31の病態を解明すると共に、その予防または治療に用い得る新規な治療剤の提供を目的とする。   At present, there is no effective treatment for spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31), and the development of fundamental therapies such as elucidation of the pathophysiology, treatment and prevention of neuromuscular diseases is expected. The object of the present invention is to elucidate the pathological condition of SCA31 and to provide a novel therapeutic agent that can be used for its prevention or treatment.

本発明者等は、SCA31の病態解明と治療法開発を目的として、SCA31に関連するUGGAAのリピート配列を発現するSCA31ショウジョウバエモデルを作製した。以下、本明細書中において、本発明者等が作製した80-100回のUGGAAリピートを有するリピートRNAである(UGGAA)n(n=80-100)を(UGGAA)exp 、22回のリピートを有する(UGGAA)n(n=22)を(UGGAA)22と記載する。このin vivoモデルでは、(UGGAA)expの発現によってRNAの蓄積・凝集が誘導され、リピート長および用量依存的に神経変性が生じることが実証された。 For the purpose of elucidating the pathology of SCA31 and developing a therapeutic method, the present inventors have created a SCA31 Drosophila model that expresses a repeat sequence of UGGAA related to SCA31. Hereinafter, in the present specification, (UGGAA) n (n = 80-100), which is a repeat RNA having 80-100 UGGAA repeats prepared by the present inventors, is represented by (UGGAA) exp and 22 repeats. (UGGAA) n (n = 22) having (UGGAA) 22 is described. In this in vivo model, it was demonstrated that expression of (UGGAA) exp induced RNA accumulation / aggregation, resulting in neurodegeneration depending on repeat length and dose.

この(UGGAA)expの発現によって誘導される毒性に影響する諸因子の影響等を検討を行う中で、本発明者等は、驚くべきことに、ALSの病態に関与するタンパク質であるTDP-43およびFUS/TLSが(UGGAA)exp RNAのミスフォールディング、およびリピートがコードするペンタペプチドリピートタンパク質の産生を阻害し、(UGGAA)exp誘導毒性を抑制することを見出した。 In examining the effects of various factors affecting the toxicity induced by the expression of (UGGAA) exp , the present inventors surprisingly found that TDP-43, a protein involved in the pathology of ALS. And FUS / TLS were found to inhibit (UGGAA) exp RNA misfolding and production of repeat-encoded pentapeptide repeat proteins and suppress (UGGAA) exp- induced toxicity.

(UGGAA)expとTDP-43またはFUS/TLSを共発現させると、(UGGAA)exp発現ハエの複眼変性を劇的に抑制すること、またその抑制にはこれらのタンパク質のRNA結合領域(RRM:RNA recognition motif, RNA認識モチーフ)が必要であり、C末端等の他の領域を欠損させたタンパク質断片は全長タンパク質よりもRNA毒性を抑制する効果が高いことが確認された。この抑制効果は、これらのRNA結合タンパク質がRNAシャペロンとして機能して(UGGAA)expRNAの異常凝集を抑制することに基づくものであり、SCA31の発症原因と考えられるRNAの構造異常を抑制することで毒性を大幅に軽減し、それによって治療効果を発揮することができることを発見した。 Co-expression of (UGGAA) exp with TDP-43 or FUS / TLS dramatically suppresses compound eye degeneration of (UGGAA) exp- expressing flies, and the suppression of these RNA binding regions (RRM: RNA recognition motif (RNA recognition motif) is required, and it was confirmed that protein fragments lacking other regions such as the C-terminus are more effective in suppressing RNA toxicity than full-length proteins. This inhibitory effect is based on the fact that these RNA-binding proteins function as RNA chaperones to suppress abnormal aggregation of (UGGAA) exp RNA, and suppress RNA structural abnormalities that are thought to cause SCA31. It has been found that the toxicity can be greatly reduced, thereby exerting a therapeutic effect.

異常伸長UGGAAリピートによるRNA毒性に対して上記のタンパク質がSCA31の治療効果を示すことから、これらのタンパク質もしくはそのRNA結合領域を含む断片、またはこれらのタンパク質もしくは断片をコードするポリヌクレオチドがSCA31に対する有用な遺伝子治療あるいはペプチド治療となる可能性がある。   Since the above proteins show the therapeutic effect of SCA31 against RNA toxicity due to abnormally extended UGGAA repeats, these proteins or fragments containing RNA binding regions thereof, or polynucleotides encoding these proteins or fragments are useful for SCA31 Gene therapy or peptide therapy.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]TDP-43(transactivation responsive region DNA-binding protein 43)もしくはFUS/TLS(fused in sarcoma / translated in liposarcoma)から選択されるRNA結合タンパク質、またはこれらのRNA結合領域を含む断片を含む、脊髄小脳失調症31型(SCA31)治療剤。
[2]TDP-43が
(a)配列番号1で示されるアミノ酸配列からなるか、または、
(b)配列番号1で示されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(UGGAA)n(n=80-100)に対する結合活性を有するものである、上記[1]記載の治療剤。
[3]FUS/TLSが
(a)配列番号3で示されるアミノ酸配列からなるか、または、
(b)配列番号3で示されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(UGGAA)n(n=80-100)に対する結合活性を有するものである、上記[1]記載の治療剤。
[4]TDP-43のRNA結合領域を含む断片が、配列番号1の105〜169位のアミノ酸に相当するRRM1領域、および/または193〜257位のアミノ酸に相当するRRM2領域を必須に含む、上記[1]記載の治療剤。
[5]FUS/TLSのRNA結合領域を含む断片が、配列番号3の285〜371位のアミノ酸を必須に含む、上記[1]記載の治療剤。
That is, the present invention is as follows.
[1] Spinal cord containing an RNA binding protein selected from TDP-43 (transactivation responsive region DNA-binding protein 43) or FUS / TLS (fused in sarcoma / translated in liposarcoma), or a fragment containing these RNA binding regions Cerebellar ataxia type 31 (SCA31) treatment.
[2] TDP-43
(a) consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, or
(b) An amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and having binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100) The therapeutic agent according to [1] above, wherein
[3] FUS / TLS is
(a) consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, or
(b) The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and having binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100) The therapeutic agent according to [1] above, wherein
[4] The fragment containing the RNA binding region of TDP-43 essentially contains an RRM1 region corresponding to amino acids 105 to 169 of SEQ ID NO: 1 and / or an RRM2 region corresponding to amino acids 193 to 257, The therapeutic agent according to [1] above.
[5] The therapeutic agent according to [1] above, wherein the fragment containing the RNA binding region of FUS / TLS essentially contains amino acids at positions 285 to 371 of SEQ ID NO: 3.

本発明により、SCA31におけるTDP-43およびFUS/TLSのRNAシャペロンとしての保護的役割が明らかとなった。従って、これらのRNA結合タンパク質およびその機能性断片を患者に投与することにより、SCA31の治療および症状の軽減のために役立てることができる。   The present invention revealed a protective role of TDP-43 and FUS / TLS as RNA chaperones in SCA31. Therefore, administration of these RNA-binding proteins and functional fragments thereof to patients can be used for treatment of SCA31 and reduction of symptoms.

SCA31リピート(UGGAA)expおよび対照リピートの発現のための構築物の模式図を示す。Part 3のリピート単位の配列を配列番号14として配列表に示す。Schematic representation of constructs for expression of SCA31 repeat (UGGAA) exp and control repeats. The sequence of the repeat unit of Part 3 is shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 14. A-D GMR-Gal4システムを用いて対照リピート(A)、(UGGAA)22(B)、(UGGAA)exp(W)(C)、(UGGAA)exp(S)(D)を発現させたショウジョウバエの複眼を光学顕微鏡(左)および走査型電子顕微鏡(中央および右)で観察した画像を示す。 E-H LNAプローブ(赤色)およびDAPI(青色)を用い、GMR-Gal4システムで対照リピート(E)、(UGGAA)22(F)、(UGGAA)exp(W)(G)、(UGGAA)exp(S)(H)を発現させたショウジョウバエ三齢幼虫の複眼原基のRNA FISH分析結果を示す。バーは50μmを示す。(G)および(H)において、(UGGAA)exp(W)および(UGGAA)exp(S)を発現させた幼虫でのRNAの凝集が観察された。 I ホモ接合性およびヘテロ接合性のトランスジェニック(UGGAA)expショウジョウバエにおける複眼変性を示す。 J RNaseAによる前処理をした場合の(UGGAA)exp(W)発現ショウジョウバエ三齢幼虫の複眼原基のRNA FISH分析結果を示す。Drosophila compound eyes expressing control repeat (A), (UGGAA) 22 (B), (UGGAA) exp (W) (C), (UGGAA) exp (S) (D) using AD GMR-Gal4 system Are images observed with an optical microscope (left) and a scanning electron microscope (center and right). Control repeats (E), (UGGAA) 22 (F), (UGGAA) exp (W) (G), (UGGAA) exp (S) on the GMR-Gal4 system using the EH LNA probe (red) and DAPI (blue) ) (H) shows the results of RNA FISH analysis of the compound eye primordium of Drosophila third instar larvae. Bar indicates 50 μm. In (G) and (H), RNA aggregation was observed in larvae that expressed (UGGAA) exp (W) and (UGGAA) exp (S). I shows compound eye degeneration in homozygous and heterozygous transgenic (UGGAA) exp Drosophila. The results of RNA FISH analysis of the compound eye primordium of (UGGAA) exp (W) -expressing Drosophila third instar larvae when pretreated with JRNaseA are shown. A ショウジョウバエでの導入遺伝子発現の定量的リアルタイムPCR分析結果を示す。平均±S.E.M, *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, one-way ANOVA, n = 80 / 遺伝子型。 B 幼虫でのRNA凝集体の定量結果を示す。(W): 2.1±0.92%, (S): 12.4±2.0%, 平均±S.D., **p < 0.01, Student t-検定, n = 10 / 遺伝子型。A shows the results of quantitative real-time PCR analysis of transgene expression in Drosophila. Mean ± S.E.M, * p <0.05, ** p <0.01, *** p <0.001, one-way ANOVA, n = 80 / genotype. B shows the results of quantification of RNA aggregates in larvae. (W): 2.1 ± 0.92%, (S): 12.4 ± 2.0%, mean ± S.D., ** p <0.01, Student t-test, n = 10 / genotype. elav-GeneSwitchを用いた寿命解析結果を示す。(UGGAA)exp(S)を発現するショウジョウバエ(4)は、EGFP(1)、対照リピート(2)、UGGAA22(3)を発現するショウジョウバエよりも寿命が短いことが示される(p < 0.001, log-rank検定, n = 100-120 匹/群)。The life analysis result using elav-GeneSwitch is shown. Drosophila expressing (UGGAA) exp (S) (4) are shown to have a shorter lifespan than Drosophila expressing EGFP (1), control repeat (2), and UGGAA 22 (3) (p <0.001, log-rank test, n = 100-120 animals / group). 加齢による運動機能の変化を示す。(UGGAA)exp(S)を発現するショウジョウバエ(4)は、EGFP(1)、対照リピート(2)、およびUGGAA22(3)を発現するショウジョウバエと比較してより進行性の運動機能障害を示す(平均±S.D., n = 100-120, ***p < 0.001, two-way ANOVA)。Changes in motor function with aging are shown. Drosophila expressing (UGGAA) exp (S) (4) show more progressive motor dysfunction compared to Drosophila expressing EGFP (1), control repeat (2), and UGGAA 22 (3) (Mean ± SD, n = 100-120, *** p <0.001, two-way ANOVA). (UGGAA)expRNAに対するTDP-43の特異的結合を示す免疫ブロットの結果を示す。(UGGAA) shows the results of an immunoblot showing the specific binding of TDP-43 to exp RNA. RNA FISHと免疫染色を組合せてヒトSCA31患者のプルキンエ細胞におけるTDP-43(緑色)とRNA凝集体(赤色)が共局在することを示す。We show that TDP-43 (green) and RNA aggregates (red) co-localize in Purkinje cells of human SCA31 patients by combining RNA FISH and immunostaining. TDP-43の野生型(TDP-43 WT)、N-およびC-末端欠損変異体(TDP-43 ΔNおよびTDP-43 ΔC)、およびRRM変異体の模式図を示す。Schematic diagrams of TDP-43 wild type (TDP-43 WT), N- and C-terminal deletion mutants (TDP-43 ΔN and TDP-43 ΔC), and RRM mutants are shown. GMR-Gal4を用いてTDP-43またはその断片(N-およびC-末端欠損変異体)もしくは変異体を発現させたショウジョウバエ、並びに内在性dTDP43(TBPH)RNAiによりTDP-43をノックダウンしたショウジョウバエ(dTDP-43 KD)の複眼の光学顕微鏡像を示す。Drosophila expressing TDP-43 or its fragments (N- and C-terminal deletion mutants) or mutants using GMR-Gal4, and Drosophila in which TDP-43 was knocked down by endogenous dTDP43 (TBPH) RNAi ( The optical microscope image of the compound eye of dTDP-43 KD) is shown. GMR-Gal4を用いて(UGGAA)exp(W)および(UGGAA)exp(S)と共に、TDP-43またはその断片もしくは変異体を発現させたショウジョウバエ、並びに内在性dTDP43(TBPH)RNAiによりTDP-43をノックダウンしたショウジョウバエの複眼の光学顕微鏡像を示す。TDP-43、またはそのN-末端もしくはC-末端欠失断片(ΔNまたはΔC)の共発現により、(UGGAA)expを発現するショウジョウバエにおける複眼変性が劇的に軽減される。他方、RNA結合能を有さないRRM変異体は(UGGAA)exp誘導毒性を抑制することができなかった。dTDP-43によるノックダウン(KD)は複眼変性を悪化させた。Drosophila expressing TDP-43 or a fragment or variant thereof together with (UGGAA) exp (W) and (UGGAA) exp (S) using GMR-Gal4, and TDP-43 by endogenous dTDP43 (TBPH) RNAi 2 shows an optical microscope image of a compound eye of Drosophila knocked down. Co-expression of TDP-43, or an N-terminal or C-terminal deletion fragment (ΔN or ΔC) thereof, dramatically reduces compound eye degeneration in Drosophila expressing (UGGAA) exp . On the other hand, RRM mutants without RNA binding ability could not suppress (UGGAA) exp- induced toxicity. Knockdown (KD) with dTDP-43 exacerbated compound eye degeneration. ショウジョウバエにおける(UGGAA)exp転写産物のレベルの定量結果を相対発現レベルで示す(平均±S.E.M, ns (有意差なし), Student t-検定, n = 80 / 遺伝子型)。Quantitative results of (UGGAA) exp transcript levels in Drosophila are shown as relative expression levels (mean ± SEM, ns (no significant difference), Student t-test, n = 80 / genotype). TDP-43野生型(WT)またはRRM変異体を共発現する(UGGAA)exp(S)系三齢幼虫の複眼原基のRNA FISH分析結果を示す。バーは50μm、10μm(高倍率)を示す。The RNA FISH analysis result of the compound eye primordium of (UGGAA) exp (S) type | system | group 3rd instar larva coexpressing TDP-43 wild type (WT) or a RRM variant is shown. Bars indicate 50 μm and 10 μm (high magnification). TDP-43野生型(WT)、RRM変異体を共発現するか、TDP-43 RNAiによりTDP-43をノックダウンさせた(UGGAA)exp(W)系三齢幼虫の複眼原基のRNA FISH分析結果を示す。バーは50μm、10μm(高倍率)を示す。RNA FISH analysis of the compound eye primordium of TDP-43 wild type (WT), RRM mutant, or TDP-43 knocked down by TDP-43 RNAi (UGGAA) exp (W) Results are shown. Bars indicate 50 μm and 10 μm (high magnification). 各遺伝子型におけるRNA凝集体の定量結果を示す(平均±S.E.M, **p < 0.01, one-way ANOVA, n = 10 / 遺伝子型)。The quantification result of the RNA aggregate in each genotype is shown (mean ± S.E.M, ** p <0.01, one-way ANOVA, n = 10 / genotype). (UGGAA)exp(W)とTDP-43とを発現する三齢幼虫の複眼原基におけるTDP-43の免疫染色の結果を示す。TDP-43は細胞核内で(UGGAA)expRNA転写産物と共局在する。(UGGAA) shows the result of immunostaining of TDP-43 in the compound eye primordium of third-instar larvae expressing exp (W) and TDP-43. TDP-43 colocalizes with the (UGGAA) exp RNA transcript in the cell nucleus. TDP-43のC末端欠損断片(ΔC)の存在下での(UGGAA)expの凝集の低下を示す、(UGGAA)expRNA溶液の原子間力顕微鏡(AFM)像および凝集体の大きさの分布を示す。バーは50nmを示す。**p < 0.01, 900 個以上の分子を計測した(平均±S.D.)。Atomic Force Microscopy (AFM) image and aggregate size distribution of (UGGAA) exp RNA solution showing reduced aggregation of (UGGAA) exp in the presence of C-terminal deletion fragment (ΔC) of TDP-43 Indicates. Bar indicates 50 nm. ** p <0.01, 900 or more molecules were measured (mean ± SD). TDP-43ΔCの非存在下(-)および存在下(+)での10分後の一本鎖RNA(ssRNA)、小さな凝集体(小)および大きな凝集体(大)の分布を示す。The distribution of single-stranded RNA (ssRNA), small aggregates (small) and large aggregates (large) after 10 minutes in the absence (−) and presence (+) of TDP-43ΔC is shown. (UGGAA)expリピートRNAがコードするペンタペプチドリピートタンパク質WNGME(配列番号12)の模式図を示す。W:Trp, N:Asn, G:Gly, M:Met, E: Glu。F1、F2、F3の配列および対応する塩基配列をそれぞれ配列番号15〜18として配列表に示す。(UGGAA) A schematic diagram of the pentapeptide repeat protein WNGME (SEQ ID NO: 12) encoded by exp repeat RNA is shown. W: Trp, N: Asn, G: Gly, M: Met, E: Glu. The sequences of F1, F2, and F3 and the corresponding base sequences are shown in the sequence listing as SEQ ID NOs: 15 to 18, respectively. ヒト脳組織における抗-WNGME抗体(SGJ-1705およびSGJ-1706)によるPPRタンパク質の免疫染色結果を示す。PPRタンパク質はSCA31患者のプルキンエ細胞内の細胞体および樹状突起に顆粒として存在する(矢印)。The result of immunostaining PPR protein with anti-WNGME antibodies (SGJ-1705 and SGJ-1706) in human brain tissue is shown. PPR protein is present as granules in the cell body and dendrites within Purkinje cells of SCA31 patients (arrows). 抗-WNGME抗体を用いた免疫染色により、GMR-Gal4システムを用いた対照リピートおよび(UGGAA)22を発現する三齢幼虫の複眼原基ではPPRタンパク質が観察されないことを示す。Immunostaining with anti-WNGME antibody shows that no PPR protein is observed in the control repeats using the GMR-Gal4 system and the compound eye primordium of third-instar larvae expressing (UGGAA) 22 . TDP-43、RRM変異体およびdTDP-43 RNAiを共発現する(UGGAA)exp(W)または(S)系の三齢幼虫の複眼原基の免疫蛍光分析で示されるPPRタンパク質を示す。TDP-43の過剰発現により、(UGGAA)exp(W)および(S)系の双方でPPRタンパク質の産生が低下した。バーは50μm、10μm(高倍率)を示す。FIG. 5 shows PPR protein as shown by immunofluorescence analysis of compound eye primordium of (UGGAA) exp (W) or (S) strain 3rd instar larvae co-expressing TDP-43, RRM mutant and dTDP-43 RNAi. Overexpression of TDP-43 reduced PPR protein production in both the (UGGAA) exp (W) and (S) systems. Bars indicate 50 μm and 10 μm (high magnification). 各遺伝子型におけるPPRタンパク質の定量結果を示す(平均±S.E.M, **p < 0.01, one-way ANOVA, n = 10 / 遺伝子型)。The quantification result of PPR protein in each genotype is shown (mean ± S.E.M, ** p <0.01, one-way ANOVA, n = 10 / genotype). 抗-WNGME抗体を用いた複眼原基の溶解液中のPPRタンパク質の免疫ブロットの結果を示す。The result of the immunoblotting of the PPR protein in the compound eye primate lysate using anti-WNGME antibody is shown. 図7Fで得られた免疫ブロットからの定量結果を示す。4回の独立した実験の平均±S.E.M., *P < 0.05, ***p < 0.001 (Student t 検定)。The quantification result from the immunoblot obtained in FIG. 7F is shown. Mean of 4 independent experiments ± S.E.M., * P <0.05, *** p <0.001 (Student t test). FUS/TLSの過剰発現によって(UGGAA)exp(S)を発現するショウジョウバエの複眼変性が軽減することを示す。FUS/TLSは三齢幼虫の複眼原基におけるRNA凝集およびPPRタンパク質の蓄積をいずれも低下させる。We show that overexpression of FUS / TLS reduces compound eye degeneration in Drosophila expressing (UGGAA) exp (S). FUS / TLS reduces both RNA aggregation and PPR protein accumulation in the compound eye primordium of third-instar larvae. 導入遺伝子発現の定量的リアルタイムPCR分析の結果を示す(平均±S.E.M, ns(有意差なし), one-way ANOVA, n = 80 / 遺伝子型)。Results of quantitative real-time PCR analysis of transgene expression are shown (mean ± S.E.M, ns (no significant difference), one-way ANOVA, n = 80 / genotype). RNA凝集体の定量結果を示す(平均±S.E.M, 有意差なし, one-way ANOVA, n = 10 / 遺伝子型)。The quantitative results of RNA aggregates are shown (mean ± S.E.M, no significant difference, one-way ANOVA, n = 10 / genotype). PPRタンパク質の定量結果を示す(平均±S.E.M, 有意差なし, one-way ANOVA, n = 10 / 遺伝子型)。The quantification result of PPR protein is shown (mean ± S.E.M, no significant difference, one-way ANOVA, n = 10 / genotype). 抗-WNGME抗体を用いた複眼原基由来の溶解液中のPPRタンパク質の免疫ブロットとその定量結果を示す(4回の独立した実験の平均±S.E.M, *P < 0.05, ***p < 0.001 one-way ANOVA)。Immunoblotting of PPR protein in lysate derived from compound eye primordia using anti-WNGME antibody and quantification results are shown (mean ± SEM of 4 independent experiments, * P <0.05, *** p <0.001 one-way ANOVA).

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

脊髄小脳失調症31型(SCA31)等の神経変性疾患は、若年期に発症することもあるが、主として中年以降に発症する。症状の進行も遅いことが多く、この病態を動物モデルで再現することは容易ではない。   Neurodegenerative diseases such as spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31) may develop in early life, but mainly after middle age. The progression of symptoms is often slow, and it is not easy to reproduce this condition in animal models.

近年、ショウジョウバエは、ヒトをはじめとする哺乳動物との遺伝的類似性が予想外に高く、一方でライフサイクルが短いため、ヒトの疾患モデルとして利用されるようになってきている。本発明者等は、SCA31の病態解明と治療法開発を目的として、SCA31に関連するUGGAAのリピート配列(UGGAA)expを発現するSCA31ショウジョウバエモデルを作製した。ショウジョウバエ系統は、インディアナ大学のVienna Drosophila RNAi Center (VDRC)およびBloomington Drosophila Stock Center(BDSC)から入手することができる。RNAiショウジョウバエも同様に入手することができる。 In recent years, Drosophila has been used as a human disease model because of its unexpectedly high genetic similarity with mammals including humans, while having a short life cycle. The present inventors made a SCA31 Drosophila model expressing a UGAA repeat sequence (UGGAA) exp related to SCA31 for the purpose of elucidating the pathology of SCA31 and developing a therapeutic method. Drosophila strains can be obtained from the University of Indiana at the Vienna Drosophila RNAi Center (VDRC) and the Bloomington Drosophila Stock Center (BDSC). RNAi Drosophila can be obtained similarly.

(UGGAA)expまたは(UGGAA)22を発現する形質転換ショウジョウバエ、およびTDP-43またはFUS/TLSを過剰発現するショウジョウバエは、これらを発現する遺伝子を組み込んだpUASTベクターを用い、常法により作成した。形質転換系統は、y,w系統(BestGeen Inc.)を用いて作出した。(UGGAA)expまたは(UGGAA)22、およびTDP-43もしくはFUS/TLSまたはこれらの断片を共発現するショウジョウバエは、一方を発現するショウジョウバエと他方を発現するショウジョウバエとの交配により得た。ショウジョウバエを用いた実験は25℃で行った。羽化後1〜2日のショウジョウバエの眼の表現型はSZX10型実体顕微鏡(Olympus)及び走査型電子顕微鏡(Miniscope TM1000、Hitachi)を用いて評価した。 Transformed Drosophila expressing (UGGAA) exp or (UGGAA) 22 and Drosophila overexpressing TDP-43 or FUS / TLS were prepared by a conventional method using a pUAST vector incorporating a gene expressing them. A transformed line was created using the y, w line (BestGeen Inc.). Drosophila co-expressing (UGGAA) exp or (UGGAA) 22 , and TDP-43 or FUS / TLS or a fragment thereof was obtained by crossing between a Drosophila expressing one and a Drosophila expressing the other. Experiments using Drosophila were performed at 25 ° C. The phenotype of Drosophila eyes 1-2 days after emergence was evaluated using an SZX10 stereo microscope (Olympus) and a scanning electron microscope (Miniscope TM1000, Hitachi).

一方、本発明者等は、PC12細胞またはマウス脳由来の細胞核抽出物と、in vitro転写により合成した(UGGAA)expリピートRNAと対照リピートRNA(それぞれビオチン標識したもの)を混合して、(UGGAA)expに特異的に結合するタンパク質をRNAプルダウン法により取得し、ゲル電気泳動によって結合が確認されたバンドを切り出し質量分析にかける方法及び、液体クロマトグラフィーを併用した質量分析(LC-MS)により同定した。 On the other hand, the present inventors mixed a nuclear extract derived from PC12 cells or mouse brain with (UGGAA) exp repeat RNA synthesized by in vitro transcription and control repeat RNA (each labeled with biotin), and (UGGAA ) Proteins that specifically bind to exp are obtained by RNA pull-down, and the band confirmed to be bound by gel electrophoresis is cut out and subjected to mass spectrometry, and by mass spectrometry (LC-MS) combined with liquid chromatography Identified.

RNAプルダウンアッセイによる(UGGAA)exp結合タンパク質のスクリーニングにより同定されたタンパク質は、TDP-43およびFUS/TLSを含む数種のRNA結合タンパク質であった(実施例3)。 The proteins identified by screening of (UGGAA) exp binding protein by RNA pull-down assay were several RNA binding proteins including TDP-43 and FUS / TLS (Example 3).

リピート配列(UGGAA)expを発現するSCA31ショウジョウバエモデルは、リピート配列の用量依存的に複眼変性を生じた(実施例1および2)。このショウジョウバエを、同定されたRNA結合タンパク質であるTDP-43またはFUS/TLSを発現するショウジョウバエと交配させた結果、複眼変性を軽減することができ、(UGGAA)exp誘導毒性の抑制効果が確認された(実施例4)。この抑制効果は、RNA発現を低下させることによるものではなく、in vitroおよびin vivoの双方において、RNAの異常な凝集を抑制することによるものであることが明らかとなった(実施例5および6)。 The SCA31 Drosophila model expressing the repeat sequence (UGGAA) exp produced compound eye degeneration depending on the dose of the repeat sequence (Examples 1 and 2). This Drosophila was crossed with Drosophila expressing the identified RNA binding proteins TDP-43 or FUS / TLS, which reduced compound eye degeneration and confirmed the inhibitory effect of (UGGAA) exp- induced toxicity. (Example 4). It was revealed that this inhibitory effect was not due to a decrease in RNA expression, but due to suppression of abnormal aggregation of RNA both in vitro and in vivo (Examples 5 and 6). ).

TDP-43は、トランス活性化応答領域(transactivation responsive region(TAR)) DNA結合タンパク質43(TAR DNA-binding protein 43、TDP-43)の略語である。TDP-43およびFUS/TLS(fused in sarcoma / translated in liposarcoma)は、家族性ALSの原因遺伝子として同定され、孤発性ALSにおいても原因タンパク質分子と考えられている。TDP-43およびFUS/TLSの発現異常によりALSをはじめとする種々の神経変性疾患が発症することが報告されていることから、これらのタンパク質がSCA31の治療に用い得るということは、驚くべきことであった。   TDP-43 is an abbreviation for transactivation responsive region (TAR) DNA-binding protein 43 (TAR DNA-binding protein 43, TDP-43). TDP-43 and FUS / TLS (fused in sarcoma / translated in liposarcoma) have been identified as causative genes for familial ALS, and are also considered causative protein molecules in sporadic ALS. It is surprising that these proteins can be used to treat SCA31 because it has been reported that various neurodegenerative diseases such as ALS occur due to abnormal expression of TDP-43 and FUS / TLS. Met.

従って、本発明の一態様は、TDP-43およびFUS/TLSから選択されるRNA結合タンパク質、またはこれらのRNA結合領域を含む断片を含む、脊髄小脳失調症31型(SCA31)治療剤である。   Therefore, one embodiment of the present invention is a therapeutic agent for spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31) comprising an RNA binding protein selected from TDP-43 and FUS / TLS, or a fragment containing these RNA binding regions.

本発明において好適に使用し得るTDP-43としては、哺乳動物由来のTDP-43およびそのRNA結合断片が挙げられる。例えばUniProtKBには種々の哺乳動物由来のTDP-43の配列等の情報が変異型を含めて登録されており、当業者であれば、TDP-43およびその断片、変異体を容易に入手することができ、また合成することも可能である。TDP-43のアミノ酸配列の例として、例えばヒトTDP-43(Accession No. Q13148、配列番号1)、マウスTDP-43(Accession No. Q921F2、配列番号2)等を挙げることができる。ショウジョウバエも類似のタンパク質を発現することがわかっており、本明細書において、dTDP-43と記載する。   Examples of TDP-43 that can be suitably used in the present invention include TDP-43 derived from mammals and RNA-binding fragments thereof. For example, UniProtKB contains information such as sequences of TDP-43 derived from various mammals, including mutants, and those skilled in the art can easily obtain TDP-43, its fragments, and mutants. Can also be synthesized. Examples of the amino acid sequence of TDP-43 include human TDP-43 (Accession No. Q13148, SEQ ID NO: 1), mouse TDP-43 (Accession No. Q921F2, SEQ ID NO: 2) and the like. Drosophila is also known to express a similar protein and is referred to herein as dTDP-43.

ヒトTDP-43は414アミノ酸からなるタンパク質であり、そのRNA結合領域は105〜169位のアミノ酸に相当するRRM1、193〜257位のアミノ酸に相当するRRM2である(図4A)。TDP-43のN-末端には核移行シグナルやスプライシングに関与する領域があり、一方C-末端には他のタンパク質との結合に関与する領域が含まれる。   Human TDP-43 is a protein consisting of 414 amino acids, and its RNA binding region is RRM1 corresponding to amino acids 105 to 169 and RRM2 corresponding to amino acids 193 to 257 (FIG. 4A). The N-terminus of TDP-43 contains a region involved in nuclear translocation signals and splicing, while the C-terminus contains a region involved in binding to other proteins.

本発明においては、上記の全長TDP-43を使用することができる。従って、本発明の好適な一態様は、TDP-43が
(a)配列番号1で示されるアミノ酸配列からなるか、または、
(b)配列番号1で示されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(UGGAA)n(n=80-100)に対する結合活性を有するものである、脊髄小脳失調症31型(SCA31)治療剤である。
In the present invention, the above full length TDP-43 can be used. Therefore, one preferred embodiment of the present invention is that TDP-43 is
(a) consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, or
(b) An amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and having binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100) It is a therapeutic agent for spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31).

本明細書において、「数個」とは、5個以下、好適には3個以下、より好適には2個以下を意味する。従って、例えば「配列番号1で示されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列」とは、配列番号1で示されるアミノ酸配列において5個以下、好適には3個以下、より好適には2個以下のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列を意味するものとする。上記の通り、TDP-43等の本発明に係るタンパク質にはいくつかの変異体の存在が報告されており、従って、ヒトTDP-43であっても、そのアミノ酸配列を1種のみに限定することはできない。本発明において重要なことは、「(UGGAA)n(n=80-100)((UGGAA)exp)に対する結合活性を有」し、それによって(UGGAA)n(n=80-100)((UGGAA)exp)RNAの凝集を阻害することである。 In this specification, “several” means 5 or less, preferably 3 or less, more preferably 2 or less. Therefore, for example, “an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1” means that the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is 5 or less, preferably It shall mean an amino acid sequence in which no more than 3, more preferably no more than 2 amino acids have been deleted, substituted or added. As described above, the presence of several mutants has been reported in the protein according to the present invention such as TDP-43, and thus the amino acid sequence of human TDP-43 is limited to only one type. It is not possible. What is important in the present invention is “has binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100) ((UGGAA) exp )”, thereby (UGGAA) n (n = 80-100) ((UGGAA ) exp ) Inhibiting RNA aggregation.

本明細書において、「(UGGAA)n(n=80-100)に対する結合活性」とは、in vitroおよび/またはin vivoにおいて(UGGAA)n(n=80-100)と結合し、その非存在下では凝集する傾向を有する(UGGAA)n(n=80-100)RNAの凝集を阻害することができる活性を意味するものとする。本発明者等の知見では、(UGGAA)22程度のリピート長ではショウジョウバエにおける毒性は誘導されない。一方、SCA31患者のプルキンエ細胞内では約200回のリピート長を有するRNAが存在することが報告されており、(UGGAA)n(n=80-100)に対する結合活性が生体内における治療効果をもたらすためには必要かつ十分なものと推測される。 As used herein, "binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100 ) ", attached in vitro and / or in vivo and (UGGAA) n (n = 80-100 ) , the absence Below, it is intended to mean an activity capable of inhibiting the aggregation of (UGGAA) n (n = 80-100) RNA having a tendency to aggregate. According to the findings of the present inventors, toxicity in Drosophila is not induced with a repeat length of about (UGGAA) 22 . On the other hand, it has been reported that RNA with a repeat length of about 200 times exists in Purkinje cells of SCA31 patients, and the binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100) has therapeutic effects in vivo It is assumed that it is necessary and sufficient for this purpose.

本発明の治療剤は、上記の通り、(UGGAA)n(n=80-100)RNAの凝集をin vitroおよび/またはin vivoにおいて阻害することができるものである。阻害の程度は、例えば患者由来の組織サンプルまたはショウジョウバエ等の実験動物から得られるサンプル、またはin vitroのサンプル中でのRNA凝集体量、またはRNA凝集領域が対照と比較して 50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、あるいは90%以上減少するものであり得る。あるいは、本発明の治療剤は、別の側面から記載すれば、(UGGAA)n(n=80-100)によってコードされるタンパク質の産生を対照と比較して50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、あるいは90%以上低下させるものであり得る。 As described above, the therapeutic agent of the present invention is capable of inhibiting (UGGAA) n (n = 80-100) RNA aggregation in vitro and / or in vivo. The degree of inhibition is, for example, the amount of RNA aggregates in a tissue sample from a patient or a sample obtained from a laboratory animal such as Drosophila, or an in vitro sample, or the RNA aggregation region is 50% or more compared to the control, 60 %, 70%, 80%, or 90% or more. Alternatively, the therapeutic agent of the present invention, when described from another aspect, produces a protein encoded by (UGGAA) n (n = 80-100) by 50% or more, 60% or more, 70% compared to the control. % Or more, 80% or more, or 90% or more.

本発明者等の知見によれば、RNA結合領域が本発明の目的のためには必須であり、そのN-末端およびC-末端は本発明の機能には必要ではないことが明らかとなった(実施例4)。TDP-43のC-末端にはそれ自体が毒性と関連するプリオンドメインがあるとされており、このようなドメインを含まないTDP-43断片とすることで、ALSを発症させる潜在的なリスクを回避することができ、より安全で有効な治療効果を得ることができる。更に、全長タンパク質よりも小さな断片とすることは、医薬として調製する際に、また投与して標的部位にまでの送達させる際に、より大きなタンパク質分子と比較してより効果的であり得る。   According to the knowledge of the present inventors, it became clear that the RNA binding region is essential for the purpose of the present invention, and its N-terminal and C-terminal are not necessary for the function of the present invention. (Example 4). The C-terminus of TDP-43 is believed to have a prion domain that is itself associated with toxicity, and making it a TDP-43 fragment that does not contain such a domain reduces the potential risk of developing ALS. It can be avoided and a safer and more effective therapeutic effect can be obtained. Furthermore, smaller fragments than full-length proteins can be more effective when prepared as pharmaceuticals and when administered and delivered to a target site compared to larger protein molecules.

従って、本発明において使用することができる断片は、TDP-43タンパク質のRNA結合領域(RRM)を含む断片であれば良い。従って、本発明の別の好適な一態様は、TDP-43のRNA結合領域を含む断片が、配列番号1の105〜169位のアミノ酸に相当するRRM1領域、および/または193〜257位のアミノ酸に相当するRRM2領域を必須に含む、脊髄小脳失調症31型(SCA31)治療剤である。RNA結合領域にアミノ酸置換等の変異が生じた結果、(UGGAA)n(n=80-100)((UGGAA)exp)に対する結合活性を失ってしまう場合には、本発明の効果を得ることができない。従って、TDP-43の上記RNA結合領域内にはアミノ酸の欠失、置換または付加が存在しないことが好ましい。一方、RNA結合領域以外の領域については、治療剤としての効果、製剤・投与を考慮した場合の安定性を含む種々の要因を考慮して検討することができる。 Therefore, the fragment that can be used in the present invention may be a fragment containing the RNA binding region (RRM) of TDP-43 protein. Therefore, in another preferred embodiment of the present invention, the fragment containing the RNA binding region of TDP-43 is an RRM1 region corresponding to amino acids 105 to 169 of SEQ ID NO: 1 and / or amino acids 193 to 257. It is a therapeutic agent for spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31), which essentially contains the RRM2 region corresponding to. The effect of the present invention can be obtained when the binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100) ((UGGAA) exp ) is lost as a result of mutation such as amino acid substitution in the RNA binding region. Can not. Therefore, it is preferable that no amino acid deletion, substitution or addition exists in the RNA binding region of TDP-43. On the other hand, the region other than the RNA binding region can be examined in consideration of various factors including the effect as a therapeutic agent and the stability when considering the preparation and administration.

FUS/TLS(fused in sarcoma / translated in liposarcoma、hnRNP P2としても知られる)は、疾患に関連するRBPであるだけでなく、標準的なRNA認識モチーフ(RRM)および推定されるプリオンドメインを有し、TDP-43との機能的かつ構造的類似性を共有しており、ニューロンにおける転写制御およびRNAプロセシングにおいて機能している。本発明者等は、FUS/TLSもTDP-43と同様のSCA31由来のRNAリピートの凝集抑制効果を有することを見出した(実施例8)。   FUS / TLS (fused in sarcoma / translated in liposarcoma, also known as hnRNP P2) is not only a disease-related RBP, but also has a standard RNA recognition motif (RRM) and a putative prion domain Shares functional and structural similarities with TDP-43 and functions in transcriptional regulation and RNA processing in neurons. The present inventors have found that FUS / TLS also has the same aggregation inhibitory effect on SCA31-derived RNA repeats as TDP-43 (Example 8).

本発明において好適に使用し得るFUS/TLSとしては、哺乳動物由来のFUS/TLSおよびそのRNA結合断片が挙げられる。例えばUniProtKBには種々の哺乳動物由来のFUS/TLSの配列等の情報が変異型を含めて登録されており、アミノ酸配列の例として、例えばヒトFUS/TLS(Accession No. P35637、配列番号3)、マウスFUS/TLS(Accession No. P56959、配列番号4)等を挙げることができる。ヒトFUS/TLSは526アミノ酸からなるタンパク質であり、そのRNA結合領域は285〜371位のアミノ酸に相当する。   Examples of FUS / TLS that can be suitably used in the present invention include FUS / TLS derived from mammals and RNA-binding fragments thereof. For example, information such as FUS / TLS sequences derived from various mammals is registered in UniProtKB, including mutants. Examples of amino acid sequences include human FUS / TLS (Accession No. P35637, SEQ ID NO: 3). Mouse FUS / TLS (Accession No. P56959, SEQ ID NO: 4) and the like. Human FUS / TLS is a protein consisting of 526 amino acids, and its RNA binding region corresponds to amino acids at positions 285 to 371.

従って、本発明の好適な一態様は、FUS/TLSが
(a)配列番号3で示されるアミノ酸配列からなるか、または、
(b)配列番号3で示されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(UGGAA)n(n=80-100)に対する結合活性を有するものである、脊髄小脳失調症31型(SCA31)治療剤である。
Therefore, a preferred aspect of the present invention is that FUS / TLS is
(a) consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, or
(b) The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and having binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100) It is a therapeutic agent for spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31).

また、本発明の別の好適な一態様は、FUS/TLSのRNA結合領域を含む断片が、配列番号3の285〜371位のアミノ酸を必須に含む、脊髄小脳失調症31型(SCA31)治療剤である。RNA結合領域にアミノ酸置換等の変異が生じた結果、(UGGAA)n(n=80-100)((UGGAA)exp)に対する結合活性を失ってしまう場合には、本発明の効果を得ることができない。従って、FUS/TLSの上記RNA結合領域内にはアミノ酸の欠失、置換または付加が存在しないことが好ましい。一方、RNA結合領域以外の領域については、治療剤としての効果、製剤・投与を考慮した場合の安定性を含む種々の要因を考慮して検討することができる。 Another preferred embodiment of the present invention provides treatment for spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31), wherein the fragment containing the RNA binding region of FUS / TLS essentially comprises amino acids at positions 285 to 371 of SEQ ID NO: 3. It is an agent. The effect of the present invention can be obtained when the binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100) ((UGGAA) exp ) is lost as a result of mutation such as amino acid substitution in the RNA binding region. Can not. Therefore, it is preferable that no amino acid deletion, substitution or addition exists in the RNA binding region of FUS / TLS. On the other hand, the region other than the RNA binding region can be examined in consideration of various factors including the effect as a therapeutic agent and the stability when considering the preparation and administration.

疾患を生じさせるマイクロサテライトリピートが、ATGで開始するオープンリーディングフレームなしにタンパク質に異常に翻訳され得ることが示されている(Zu, T. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108, 260-265, 2011)。このリピートに関連する非-ATG(RAN)翻訳タンパク質は、SCA8、DM1、FXTAS、およびC9ORF72 ALS/FTDを含む数多くの疾患で報告されている(Cleary, J.D. and Ranum, L.P., Current Opinion in Genetics & Development 26C, 6-15, 2014)。他の非コーディングリピート伸長障害とは異なり、SCA31におけるTGGAA反復配列中にはATG-開始コドンが含まれている。しかしながら、本発明者等は、イントロンTGGAAリピートがRAN翻訳メカニズムによってペンタペプチドリピート(PPR)タンパク質に異常に翻訳され得るとの仮説を立て、この仮説を実証すべく検討を重ねた。その結果、TGGAAリピートがコードするPPRタンパク質が、SCA31患者の脳に存在すること、および(UGGAA)expを発現するショウジョウバエでもこのPPRタンパク質が合成されていることが確認された。そして、本発明に係るTDP-43等のタンパク質が、(UGGAA)expリピートがコードするタンパク質産生に対しても抑制的に作用し得ることを確認した(実施例7)。 It has been shown that disease-causing microsatellite repeats can be abnormally translated into proteins without an ATG-initiated open reading frame (Zu, T. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108, 260-265, 2011). Non-ATG (RAN) translated proteins associated with this repeat have been reported in a number of diseases including SCA8, DM1, FXTAS, and C9ORF72 ALS / FTD (Cleary, JD and Ranum, LP, Current Opinion in Genetics & Development 26C, 6-15, 2014). Unlike other non-coding repeat elongation disorders, the ATG-start codon is included in the TGGAA repeat sequence in SCA31. However, the present inventors have hypothesized that intron TGGAA repeats can be abnormally translated into pentapeptide repeat (PPR) proteins by the RAN translation mechanism, and have studied to verify this hypothesis. As a result, it was confirmed that the PPR protein encoded by the TGGAA repeat was present in the brains of SCA31 patients, and that this PPR protein was also synthesized in Drosophila expressing (UGGAA) exp . Then, it was confirmed that a protein such as TDP-43 according to the present invention can also act suppressively on the protein production encoded by the (UGGAA) exp repeat (Example 7).

RNA凝集に対するTDP-43およびFUS/TLSの効果は、C9ORF72 ALS/FTD(Donnelly, C.J. et al., Neuron, 80, 415-428, 2013)またはDM1/DM2(Querido, E. et al., Journal of Cell Science, 124, 1703-1714, 2011)におけるRNA凝集を促進することが報告されているADARB2またはMBNL 1等の他のRBPとは異なるものである。TDP-43およびFUS/TLSがその標的RNA凝集を抑制する保護的役割は、神経変性疾患におけるタンパク質凝集を抑制する分子シャペロンの役割と類似している。しかしながら、HSP70あるいはHSP40等の分子シャペロンは、FXTASに関連するCGGリピートを発現するショウジョウバエの表現型を軽減するが(Jin, P. et al., Neuron, 39, 739-747, 2003)、本発明者等は、これらの分子シャペロンが(UGGAA)expを発現するショウジョウバエの変性表現型を軽減することはできないことを確認した(データは示さない)。 The effects of TDP-43 and FUS / TLS on RNA aggregation were determined by C9ORF72 ALS / FTD (Donnelly, CJ et al., Neuron, 80, 415-428, 2013) or DM1 / DM2 (Querido, E. et al., Journal of Cell Science, 124, 1703-1714, 2011), which is different from other RBPs such as ADARB2 or MBNL 1 reported to promote RNA aggregation. The protective role that TDP-43 and FUS / TLS suppress its target RNA aggregation is similar to the role of molecular chaperones that suppress protein aggregation in neurodegenerative diseases. However, molecular chaperones such as HSP70 or HSP40 reduce the phenotype of Drosophila expressing CGG repeats associated with FXTAS (Jin, P. et al., Neuron, 39, 739-747, 2003), but the present invention They have confirmed that these molecular chaperones cannot reduce the degenerative phenotype of Drosophila expressing (UGGAA) exp (data not shown).

本発明の治療剤として使用できるTDP-43およびFUS/TLSタンパク質およびこれらの断片は、製剤としての安定性向上等の目的のために、製薬上許容される塩の形態であっても良い。また、治療剤としての効果、具体的には(UGGAA)exp結合活性を損なわない範囲で、また患者に対して毒性等の有害な作用を及ぼさない範囲で、当分野において通常許容される誘導体とすることもできる。これらの塩および誘導体を含む、TDP-43およびFUS/TLSタンパク質およびこれらの断片は、単独で使用しても、組み合わせて使用しても良い。 The TDP-43 and FUS / TLS proteins and fragments thereof that can be used as the therapeutic agent of the present invention may be in the form of a pharmaceutically acceptable salt for the purpose of improving the stability as a preparation. In addition, as long as it does not impair the effect as a therapeutic agent, specifically (UGGAA) exp binding activity, and does not cause harmful effects such as toxicity to patients, derivatives that are usually acceptable in the art You can also TDP-43 and FUS / TLS proteins and fragments thereof, including these salts and derivatives, may be used alone or in combination.

本発明はまた、上記のTDP-43およびFUS/TLSをコードするポリヌクレオチドを、核酸医薬として投与することも可能である。ポリヌクレオチドはDNAでもRNAでも良く、ヒトでの発現に好適なベクター等の発現系、患部、具体的には小脳に効果的に送達するための送達系の設計は、当分野の技術常識に基づいて適宜行うことができる。   In the present invention, the above-mentioned polynucleotides encoding TDP-43 and FUS / TLS can also be administered as a nucleic acid drug. The polynucleotide may be DNA or RNA, and the design of an expression system such as a vector suitable for human expression, and the delivery system for effective delivery to the affected area, specifically the cerebellum, is based on the common general technical knowledge in the field. Can be appropriately performed.

従って、本発明の別の一態様は、TDP-43もしくはFUS/TLS、またはこれらのRNA結合領域を含む断片をコードするヌクレオチド配列を含む、脊髄小脳失調症31型(SCA31)治療剤である。   Accordingly, another embodiment of the present invention is a therapeutic agent for spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31) comprising a nucleotide sequence encoding TDP-43 or FUS / TLS, or a fragment containing these RNA binding regions.

本発明の治療剤は、単独で、または通常用いられる医薬担体と配合して医薬組成物として、髄液内、静脈内、筋肉内、皮下及び腹腔内の注射又は非経腸的ルート等の非経口的ルート、ならびに経口ルートで投与することができ、非経口ルートが好ましく、髄液内注射がさらに好ましい。投与形態としては、注射剤、錠剤、カプセル剤、加硫剤、シロップ剤、乳剤、噴霧剤等が挙げられる。担体としては、生理的食塩水、リン酸緩衝生理食塩水、グルコース液及び緩衝生理食塩水が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、キシロース、トレハロース、果糖などの糖類;マンニトール、キシリトール、ソルビトールなどの糖アルコール;リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、グルタミン酸緩衝液などの緩衝液;脂肪酸エステルなどの界面活性剤などを添加剤として用いることができる。担体と配合される場合、有効成分である本発明の治療剤の含有量は、製剤により適宜選択されればよく、製剤により種々異なるが、0.001〜1重量%であることが好ましい。投与量は患者の年齢、性別、体重、症状、治療目的等により決定されるが、一般に、成人の患者に対して、非経口投与の場合、0.0001〜1mgを1日1回〜数回に分けて投与することができる。   The therapeutic agent of the present invention can be used alone or in combination with a commonly used pharmaceutical carrier as a pharmaceutical composition, such as intrathecal, intravenous, intramuscular, subcutaneous and intraperitoneal injection or non-enteral route. It can be administered by the oral route as well as the oral route, the parenteral route is preferred, and intrathecal injection is more preferred. Examples of the dosage form include injections, tablets, capsules, vulcanizing agents, syrups, emulsions, sprays and the like. Carriers include, but are not limited to, physiological saline, phosphate buffered saline, glucose solution and buffered saline. Additives such as sugars such as xylose, trehalose and fructose; sugar alcohols such as mannitol, xylitol and sorbitol; buffer solutions such as phosphate buffer, citrate buffer and glutamate buffer; surfactants such as fatty acid esters Can be used as When blended with a carrier, the content of the therapeutic agent of the present invention, which is an active ingredient, may be appropriately selected depending on the preparation, and varies depending on the preparation, but is preferably 0.001 to 1% by weight. The dosage is determined by the patient's age, sex, weight, symptoms, therapeutic purpose, etc. Generally, for parenteral administration, 0.0001-1 mg is divided into once to several times a day for parenteral administration. Can be administered.

本発明を以下の実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   The present invention will be specifically described by the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
ショウジョウバエにおける(UGGAA) exp の発現によるRNA凝集および毒性誘導の実証
SCA31におけるプルキンエ細胞変性にin vivoで関与し得る(UGGAA)expの毒性の特徴を明らかにするために、本発明者等は、UAS/GAL4システムを用いて、疾患に特異的な(UGGAA)expリピート、または正常集団に見られるUAGAAおよびUAAAAUAGAA(配列番号5)複合体からなる対照リピートを発現するトランスジェニックショウジョウバエの系を作製するための発現構築物を作製した(図1−1)。
[Example 1]
Demonstration of RNA aggregation and toxicity induction by expression of (UGGAA) exp in Drosophila
To characterize the toxicity of (UGGAA) exp that may be involved in Purkinje cell degeneration in SCA31 in vivo, we used the UAS / GAL4 system to identify disease-specific (UGGAA) exp Expression constructs were made to create transgenic or Drosophila lines that express repeats or control repeats consisting of the UAGAA and UAAAAUAGAA (SEQ ID NO: 5) complex found in the normal population (Figure 1-1).

ゲノムDNAからのPCRによってSCA31または対照リピート挿入DNAを増幅した。完全なリピートの増幅のために、pUASTベクターの転写産物の領域を増幅するようにプライマーを設計した(フォワードプライマー:5’-TCTACGGAGCGACAATTCAA-3'(配列番号6)、リバースプライマー:5'-TGCTCCCATTCATGAG-3'(配列番号7))。(UGGAA)exp領域(図1−1 Part 1)のPCR増幅のためには、フォワードプライマー:5'-AGGGAATTGGGAATTCGTTAACA-3'(配列番号8)およびリバースプライマー:5'-TCCATTCCATTCTATTCTATTCCCAT-3'(配列番号9)を用いた。PCRによって増幅されたリピートのおおよそのサイズはゲル電気泳動で確認した。正確なリピート長の特定のために、PCR産物を1% アガロースゲル上の電気泳動で分離し、PCRII TAベクター(Invitrogen)にクローニングし、DNA配列決定によってリピート長を決定した。得られたPCR産物は、およそ80-100個のTGGAAリピートを含む(UGGAA)expと、22個のTGGAAを含む(UGGAA)22を含んでいた。 SCA31 or control repeat insert DNA was amplified by PCR from genomic DNA. For complete repeat amplification, primers were designed to amplify the transcript region of the pUAST vector (forward primer: 5'-TCTACGGAGCGACAATTCAA-3 '(SEQ ID NO: 6), reverse primer: 5'-TGCTCCCATTCATGAG- 3 '(SEQ ID NO: 7)). (UGGAA) For PCR amplification of the exp region (FIG. 1-1 Part 1), forward primer: 5′-AGGGAATTGGGAATTCGTTAACA-3 ′ (SEQ ID NO: 8) and reverse primer: 5′-TCCATTCCATTCTATTCTATTCCCAT-3 ′ (SEQ ID NO: 8) 9) was used. The approximate size of the repeat amplified by PCR was confirmed by gel electrophoresis. To identify the exact repeat length, PCR products were separated by electrophoresis on a 1% agarose gel, cloned into the PCRII TA vector (Invitrogen), and the repeat length was determined by DNA sequencing. The PCR product obtained contained exp (UGGAA) containing approximately 80-100 TGGAA repeats and 22 (UGGAA) 22 containing 22 TGGAA.

PCR産物をHaeIIIで消化し、精製して、pBluescript KS(+)ベクター(Stratagene)中にクローニングした。ショウジョウバエの発現構築物は、ショウジョウバエの形質転換ベクターpUASTのNotIおよびXhoIクローニング部位の間にpBluescript KS(+)中のDNA断片を挿入することによって作製した。これらの構築物はリピート配列のすぐ上流にTAG-またはTAA-翻訳終止コドンを含む。形質転換ショウジョウバエはy,w株(Bestgene Inc.)を用い、標準的な方法で作成した。   The PCR product was digested with HaeIII, purified and cloned into the pBluescript KS (+) vector (Stratagene). The Drosophila expression construct was made by inserting a DNA fragment in pBluescript KS (+) between the NotI and XhoI cloning sites of the Drosophila transformation vector pUAST. These constructs contain a TAG- or TAA-translation stop codon immediately upstream of the repeat sequence. The transformed Drosophila was prepared by a standard method using the y, w strain (Bestgene Inc.).

他に記載のない限り、実験は全て25℃で行った。羽化1-2日後のショウジョウバエの眼の表現型をSZX10型実体顕微鏡(Olympus)および走査型電子顕微鏡(Miniscope TM1000, Hitachi)で評価した。   Unless otherwise stated, all experiments were performed at 25 ° C. The phenotype of Drosophila eyes 1-2 days after the emergence was evaluated with an SZX10 stereo microscope (Olympus) and a scanning electron microscope (Miniscope TM1000, Hitachi).

ショウジョウバエゲノム中の導入遺伝子について、TGGAA特異的PCRによって確認して、およそ80-100個のTGGAAリピートを有するいくつかのショウジョウバエの系((UGGAA)expの強発現系(S)、弱発現系(W)、および最も強く発現した系(L))と、22個のTGGAAリピートを有する(UGGAA)22系とを確立した。(UGGAA)exp長の効果を評価するために、ショウジョウバエの複眼で(UGGAA)exp、(UGGAA)22または対照リピートを発現させた。 For the transgene in the Drosophila genome, confirmed by TGGAA-specific PCR, several Drosophila strains with approximately 80-100 TGGAA repeats ((UGGAA) exp strong expression system (S), weak expression system ( W), and the most strongly expressed system (L)) and 22 (UGGAA) 22 systems with 22 TGGAA repeats were established. To evaluate the effect of (UGGAA) exp length, (UGGAA) exp , (UGGAA) 22 or control repeats were expressed in Drosophila compound eyes.

定量的リアルタイムPCRのためには、20匹の三齢幼虫の全RNAをRNeasy kit(Quiagen)を用いて抽出し、PrimeScriptTM RT Master Mix(Takara Bio)を用いてcDNAを取得した。PCRに先立って、cDNAをDNase I(Invitrogen)で処理してゲノムDNAを除去した。リアルタイムPCRはLightCycler 480(Roche)を用いて3回行い、データはΔΔCt法または標準曲線法(Rp49レベル)を用いて行った。SCA31リピートまたは対照リピートの挿入のために使用したプライマーは以下の通りである。フォワードプライマー:5'-AGGGAATTGGGAATTCGTTAACA-3'(配列番号8)、リバースプライマー:5'-CTGGAGTGCAGTGACGTGATCT-3'(配列番号10)。   For quantitative real-time PCR, total RNA of 20 third-instar larvae was extracted using RNeasy kit (Quiagen), and cDNA was obtained using PrimeScript ™ RT Master Mix (Takara Bio). Prior to PCR, the cDNA was treated with DNase I (Invitrogen) to remove genomic DNA. Real-time PCR was performed three times using LightCycler 480 (Roche), and data was performed using the ΔΔCt method or the standard curve method (Rp49 level). Primers used for insertion of SCA31 repeats or control repeats are as follows. Forward primer: 5′-AGGGAATTGGGAATTCGTTAACA-3 ′ (SEQ ID NO: 8), reverse primer: 5′-CTGGAGTGCAGTGACGTGATCT-3 ′ (SEQ ID NO: 10).

その結果、(UGGAA)22と対照リピートの発現は眼の形態に大きな影響を与えなかった(図1−2 AおよびB)が、(UGGAA)expの強発現(S)系では眼のサイズが小さくなり、かつ個眼の異常を有する眼の形態の崩壊を生じ、弱い発現(W)系ではやや乱れた表現型をもたらした(図1−2 CおよびD)。(UGGAA)expを最も強く発現した系では初期の発達段階で致死を誘導した(L系)(図1−3 A)。全転写産物を増幅するプライマーを用いたRT-PCRでは、全ての系で導入遺伝子が転写されていることが示された。ホモ接合性のトランスジェニック(UGGAA)expショウジョウバエはヘテロ接合性のトランスジェニック(UGGAA)expショウジョウバエと比較してより重篤な複眼変性を示していた(図1−2 I)。従って(UGGAA)expは用量依存的に作用していることが示される。 As a result, the expression of (UGGAA) 22 and the control repeat did not significantly affect the eye morphology (Figures 1-2A and B), but the (UGGAA) exp strong expression (S) system had an eye size of It became smaller and caused collapse of the eye morphology with individual abnormalities, resulting in a slightly disturbed phenotype in the weak expression (W) system (FIGS. 1-2C and D). (UGGAA) In the system in which exp was most strongly expressed, lethality was induced at the early developmental stage (L system) (FIGS. 1-3A). RT-PCR using primers that amplify the entire transcript showed that the transgene was transcribed in all systems. Homozygous transgenic (UGGAA) exp Drosophila showed more severe compound eye degeneration compared to heterozygous transgenic (UGGAA) exp Drosophila (Figure 1-2I). Therefore, (UGGAA) exp is shown to act in a dose-dependent manner.

(UGGAA)expがどのようにして眼における神経毒性を示すのかを調べるために、本発明者等は、(UGGAA)expを発現する網膜の発達の初期イベントを追跡した。光受容体の分化は三齢幼虫の複眼原基で生じるため、GMR-GAL4システムにより、導入遺伝子を分化中の光受容体のみに誘導した。 To investigate how (UGGAA) exp exhibits neurotoxicity in the eye, we followed early events in the development of the retina that expressed (UGGAA) exp . Since photoreceptor differentiation occurs in the compound eye primordium of third-instar larvae, the transgene was induced only to the differentiating photoreceptors by the GMR-GAL4 system.

(UGGAA)exp由来のRNA凝集がショウジョウバエの複眼原基中に存在するか否かを決定するために、本発明者等は、DIG-コンジュゲートロックト核酸(LNA)プローブを用い、yellow-white(yw)、(UGGAA)22、(UGGAA)expの弱発現系および強発現系に対するRNA蛍光in situハイブリダイゼーション(RNA FISH)を行った(図1−2 E-H)。センス鎖の凝集(赤色)を検出するためのRNA FISHを、DAPI(青色)での核DNA染色と組み合わせた。その結果、対照リピートまたは(UGGAA)22を発現する系ではRNA凝集は検出されなかったが(EおよびF)、(UGGAA)exp(W)および(S)系の複眼原基では(UGGAA)expRNAの凝集(矢じり)が観察され、ヒトSCA31の病理と類似していた(図1−2 GおよびH)。RNAの凝集は核(矢印)および細胞質の双方に存在しているようであるが、組織の変性が非常に重篤であるために、細胞質内に存在しているように観察されるRNA凝集も、本来は核内に存在していた可能性がある。重要なことは、RNA凝集の量が(UGGAA)expの発現レベルおよび複眼変性の重篤度と相関していたことである(図1−3)。また、(UGGAA)expの強発現系である(S)系では、発現量の差以上に複眼原基内のRNA凝集体量が増加していることが示された(図1−3 B )。凝集は、RNaseによる前処理をした場合には減少し、RNAによるものであることは明らかである(図1−2 J)。 (UGGAA) To determine whether exp- derived RNA aggregates are present in the Drosophila compound eye primordium, we used a DIG-conjugated locked nucleic acid (LNA) probe to produce a yellow-white RNA fluorescence in situ hybridization (RNA FISH) was performed on weak and strong expression systems of (yw), (UGGAA) 22 , and (UGGAA) exp (FIG. 1-2 EH). RNA FISH to detect sense strand aggregation (red) was combined with nuclear DNA staining with DAPI (blue). As a result, RNA aggregation was not detected in the control repeat or (UGGAA) 22 expressing system (E and F), but in the (UGGAA) exp (W) and (S) compound eye discs (UGGAA) exp RNA aggregation (arrowheads) was observed, similar to the pathology of human SCA31 (FIGS. 1-2G and H). RNA aggregation appears to be present in both the nucleus (arrow) and the cytoplasm, but the tissue degeneration is so severe that RNA aggregation observed to be present in the cytoplasm is also present. It may have existed in the nucleus originally. Importantly, the amount of RNA aggregation correlated with the expression level of (UGGAA) exp and the severity of compound eye degeneration (FIGS. 1-3). In addition, in the (S) system, which is a strong expression system of (UGGAA) exp , it was shown that the amount of RNA aggregates in the compound eye primordia increased more than the difference in the expression level (Fig. 1-3B). . Aggregation decreases when pretreated with RNase and is apparently due to RNA (FIG. 1-2J).

上記の結果から、(UGGAA)expは、用量および長さに依存して、異常凝集した構造の形成を介して毒性を発揮することが実証された。 The above results demonstrated that (UGGAA) exp exerts toxicity through the formation of abnormally aggregated structures, depending on dose and length.

[実施例2]
ショウジョウバエ成虫での(UGGAA) exp の発現による毒性誘導の実証
次に、本発明者等は、ショウジョウバエの中枢神経系(CNS)での(UGGAA)expの発現の影響を調べるためにelav-GAL4システムを用いた。elav-GAL4を用いたCNSでの(UGGAA)expの持続的発現は蛹を致死させたため、本実施例においては誘導性Gene-Switch発現系を用い、羽化後のショウジョウバエのCNSで(UGGAA)exp発現を誘導した。
[Example 2]
Demonstration of Toxicity Induction by Expression of (UGGAA) exp in Adult Drosophila Next, we will examine the elav-GAL4 system to investigate the effect of (UGGAA) exp expression in the Drosophila central nervous system (CNS) Was used. Since the persistent expression of (UGGAA) exp in the CNS using elav-GAL4 killed the pupa, in this example we used an inducible Gene-Switch expression system, and in the CNS of Drosophila after emergence (UGGAA) exp Expression was induced.

寿命分析およびクライミング試験はFeany, M.B. and Bender, W.W., Nature, 404, 394-398, 2000に記載された方法に若干の修正を加えて行った。具体的には、20匹のショウジョウバエをプラスチックバイアル内に入れ、バイアルを軽くたたいてショウジョウバエをバイアルの底に落としてから、クライミングの様子を観察した。15秒経過した時点で、バイアルの頂部(10cm超)に到達したショウジョウバエを計数した。各時点で20回以上の試験を行い、各群について100匹以上のショウジョウバエを試験した。   Life analysis and climbing tests were performed with some modifications to the methods described in Feany, M.B. and Bender, W.W., Nature, 404, 394-398, 2000. Specifically, 20 Drosophila were placed in a plastic vial, and the state of climbing was observed after the vial was tapped and dropped on the bottom of the vial. When 15 seconds had elapsed, Drosophila that reached the top of the vial (> 10 cm) were counted. More than 20 tests were performed at each time point, and more than 100 Drosophila were tested for each group.

elav-GeneSwitchを用いた寿命分析によって(UGGAA)expの神経毒性を分析した結果、(UGGAA)exp(S)ショウジョウバエはEGFP、対照リピート、および(UGGAA)22を発現するショウジョウバエよりも寿命が短かく、対照では80〜90日間生存したのに対して、(UGGAA)exp(S) ショウジョウバエの生存の平均は34日間であった(p < 0.001, log-rank 試験, n = 100-120 匹/群)(図2A)。 Analysis of neurotoxicity of (UGGAA) exp by life analysis using elav-GeneSwitch shows that (UGGAA) exp (S) Drosophila has a shorter life span than Drosophila expressing EGFP, control repeats, and (UGGAA) 22 The controls survived for 80-90 days, whereas the average survival of (UGGAA) exp (S) Drosophila was 34 days (p <0.001, log-rank test, n = 100-120 animals / group) (FIG. 2A).

更に、クライミング試験において、(UGGAA)exp(S)を発現するショウジョウバエはより進行性の運動機能障害を示し、28日目にはわずか34.4±11.7%のショウジョウバエしか登ることができなかった。これに対し、EGFPを発現するショウジョウバエの80.2±6.9%、対照リピートを発現するショウジョウバエの79.1±8,1%、および(UGGAA)22を発現するショウジョウバエの72.1±9.2%が28日目にバイアルの頂部まで登ることができた(平均±s.d, n = 100-120, ***p < 0.001, two-way ANOVA)(図2B)。 Furthermore, in the climbing test, Drosophila expressing (UGGAA) exp (S) showed more progressive motor dysfunction, and only 34.4 ± 11.7% of Drosophila could climb on day 28. In contrast, 80.2 ± 6.9% of Drosophila expressing EGFP, 79.1 ± 8,1% of Drosophila expressing control repeats, and 72.1 ± 9.2% of Drosophila expressing (UGGAA) 22 We were able to climb to the top (mean ± sd, n = 100-120, *** p <0.001, two-way ANOVA) (FIG. 2B).

これらのデータから、(UGGAA)expを発現するショウジョウバエがヒトのSCA31の神経学的・病理学的性質を再現していることが示された。 These data indicate that Drosophila expressing (UGGAA) exp reproduce the neurological and pathological properties of human SCA31.

[実施例3]
in vitroおよびin vivoにおけるTDP-43とUGGAA RNAとの相互作用
in vitro RNAプルダウンアッセイによって、潜在的(UGGAA)exp結合パートナーのスクリーニングを行った。具体的には、(UGGAA)expまたは対照リピートを含むビオチン化RNAをT7 RNAポリメラーゼ(Roche)を用いてin vitro転写によって合成し、PC12細胞またはマウス脳の核画分(NE-PER抽出試薬(Pierce)を用いて細胞を溶解させて分画した)と共にインキュベートした。次いで、ストレプトアビジンコートした磁気ビーズ(Dynabeads M-280 Streptavidin (Invitrogen))を用いてプルダウンし、捕捉されたタンパク質-(UGGAA)exp複合体をSDS-PAGEによって分離し、クマシーブルーによって染色した。目的のバンドをゲルから切り出し、LC-MS分析によってタンパク質を同定した。
[Example 3]
Interaction between TDP-43 and UGGAA RNA in vitro and in vivo
Potential (UGGAA) exp binding partners were screened by in vitro RNA pull-down assay. Specifically, biotinylated RNA containing (UGGAA) exp or control repeats was synthesized by in vitro transcription using T7 RNA polymerase (Roche), and a nuclear fraction of PC12 cells or mouse brain (NE-PER extraction reagent ( The cells were lysed and fractionated using Pierce) and incubated. It was then pulled down using streptavidin-coated magnetic beads (Dynabeads M-280 Streptavidin (Invitrogen)) and the captured protein- (UGGAA) exp complexes were separated by SDS-PAGE and stained with Coomassie blue. The band of interest was excised from the gel and the protein was identified by LC-MS analysis.

ヒトの脳組織(患者1:80歳男性、患者2:74歳男性)の調製およびFISHによるプルキンエ細胞中のリピート転写産物の検出は、ジゴキシゲニン(DIG)-コンジュゲートロックト核酸(LNA)プローブ(5nM、Exiqon)、(TTCCA)5または(TTTTATTCTA)2.5(配列番号11)を用いて行った。ヒト脳切片のスライド上への固定、洗浄等の操作は一般的な手法で行った。染色は、一次抗体として抗TBP-43抗体(1/100希釈、Abcam AB41972)、二次抗体としてAlexa-Fluor 488にコンジュゲートさせたヤギ抗ウサギ抗体(1/500、Fisher)を用いた。 Preparation of human brain tissue (patient 1: 80-year-old male, patient 2: 74-year-old male) and detection of repeat transcripts in Purkinje cells by FISH were performed using a digoxigenin (DIG) -conjugated locked nucleic acid (LNA) probe ( 5 nM, Exiqon), (TTCCA) 5 or (TTTTATTCTA) 2.5 (SEQ ID NO: 11). Operations such as fixation of a human brain section on a slide and washing were performed by general techniques. For the staining, an anti-TBP-43 antibody (1/100 dilution, Abcam AB41972) was used as the primary antibody, and a goat anti-rabbit antibody (1/500, Fisher) conjugated to Alexa-Fluor 488 was used as the secondary antibody.

その結果、RNAの輸送、スプライシング、編集において機能する数種のRNA結合タンパク質および核パラスペックル(paraspeckle)の成分が同定された。本発明者等は同定されたタンパク質の中で最も量の多いタンパク質の一つであるTDP-43に着目し、SCA31の病理におけるその役割を詳細に解析した。   As a result, several RNA-binding proteins and nuclear paraspeckle components that function in RNA transport, splicing, and editing have been identified. The inventors focused on TDP-43, one of the most abundant proteins among the identified proteins, and analyzed in detail the role of SCA31 in the pathology.

ウエスタンブロット解析結果から、TDP-43がin vitroにおいて(UGGAA)expと特異的に相互作用することが確認された(図3A)。更に、ヒトSCA31プルキンエ細胞におけるRNA FISHおよびRBP免疫蛍光分析から、TDP-43が(UGGAA)expRNA病巣と共局在していることが示され、in vivoにおいてもTDP-43が(UGGAA)expに結合していることが示唆された(図3B)。これらの結果から、TDP-43がSCA31の発症において役割を果たしていることが強く示唆された。 The results of Western blot analysis confirmed that TDP-43 interacts specifically with (UGGAA) exp in vitro (FIG. 3A). Furthermore, RNA FISH and RBP immunofluorescence analysis in human SCA31 Purkinje cells showed that TDP-43 co-localizes with (UGGAA) exp RNA lesions, and TDP-43 is also (UGGAA) exp in vivo. (Fig. 3B). These results strongly suggested that TDP-43 plays a role in the development of SCA31.

[実施例4]
TDP-43による(UGGAA) exp 誘導毒性の抑制
(UGGAA)exp誘導毒性におけるTDP-43の役割を調べるために、本発明者等は(UGGAA)exp発現ショウジョウバエをヒト野生型TDP-43発現ショウジョウバエと交配した。TDP-43の発現のために使用した構築物の模式図を図4Aに示す。
[Example 4]
Inhibition of (UGGAA) exp- induced toxicity by TDP-43
To investigate the role of TDP-43 in (UGGAA) exp- induced toxicity, we crossed (UGGAA) exp- expressing Drosophila with human wild-type TDP-43-expressing Drosophila. A schematic of the construct used for the expression of TDP-43 is shown in FIG. 4A.

ヒトTDP-43を発現するトランスジェニックショウジョウバエは、pUASTベクターを用い、標準的技法で作製した。pUAST-TDP-43ΔNおよびpUAST-TDP-43ΔC構築物は、それぞれアミノ酸1-89およびアミノ酸276-414をコードする領域を欠失させることによって作製した。TDP-43 RRM変異体構築物は、QuikChange Multi Site-Directed Mutagenesis kit(Stratagene)を用い、フェニルアラニン残基147、149、194、229および231をロイシンに変異させることによって作製した。   Transgenic Drosophila expressing human TDP-43 were generated using standard techniques using the pUAST vector. The pUAST-TDP-43ΔN and pUAST-TDP-43ΔC constructs were made by deleting the regions encoding amino acids 1-89 and 276-414, respectively. The TDP-43 RRM mutant construct was generated by mutating phenylalanine residues 147, 149, 194, 229 and 231 to leucine using the QuikChange Multi Site-Directed Mutagenesis kit (Stratagene).

その結果、ALS/FTDのショウジョウバエモデルにおけるTDP-43毒性を示唆する先行研究の結果と一致して、ヒト野生型TDP-43(TDP-43 WT)の発現によって、眼の変性がわずかに認められた(図4B)。しかしながら、(UGGAA)expを発現するショウジョウバエにおいて、TDP-43 WTの共発現は、複眼変性を劇的に抑制した(図4C)。一方、内在性のショウジョウバエTDP-43(dTDP-43)(Lin, M.J. et al., PloS one 6, e20371, 2011)のRNA干渉(RNAi)-介在型ノックダウンは、(UGGAA)exp(W)系で複眼変性を大きく増大させ、(UGGAA)exp(S)系では致死的表現型を誘導した(図4C)。これらのデータから、TDP-43はin vivoにおいて(UGGAA)expの毒性に関わる重要な役割を果たしていることが示される。 As a result, in line with the results of previous studies suggesting TDP-43 toxicity in the Drosophila model of ALS / FTD, the expression of human wild-type TDP-43 (TDP-43 WT) resulted in slight ocular degeneration. (FIG. 4B). However, in Drosophila expressing (UGGAA) exp , co-expression of TDP-43 WT dramatically suppressed compound eye degeneration (FIG. 4C). On the other hand, RNA interference (RNAi) -mediated knockdown of endogenous Drosophila TDP-43 (dTDP-43) (Lin, MJ et al., PloS one 6, e20371, 2011) is (UGGAA) exp (W) The system significantly increased compound eye degeneration, and the (UGGAA) exp (S) system induced a lethal phenotype (FIG. 4C). These data indicate that TDP-43 plays an important role in the toxicity of (UGGAA) exp in vivo.

(UGGAA)exp誘導毒性を抑制するためにTDP-43のどの部分が必要であるのかを決定するために、本発明者等はN-末端(ΔN)またはC-末端(ΔC)領域を欠き、スプライシング制御およびマイクロRNA(miRNA)生合成/サイレンシングのための他のタンパク質との相互作用ができない(Buratti, E. et al., The Journal of Biological Chemistry 280, 37572-37584, 2005; Ling, S.C. et al., Neuron 79, 416-438, 2013)、あるいはRNA認識モチーフに5個のアミノ酸置換を有し(TDP-43 RRM変異体)、そのRNA標的に対する結合能が低下したTDP-43変異体(Buratti, E. and Baralle, F.E., The Journal of Biological Chemistry 276, 36337-36343, 2001; Elden, A.C. et al., Nature 466, 1069-1075, 2010)を発現するトランスジェニックショウジョウバエを作製した(図4A)。 (UGGAA) To determine which part of TDP-43 is required to suppress exp- induced toxicity, we lack the N-terminal (ΔN) or C-terminal (ΔC) region, Inability to interact with other proteins for splicing control and microRNA (miRNA) biosynthesis / silencing (Buratti, E. et al., The Journal of Biological Chemistry 280, 37572-37584, 2005; Ling, SC et al., Neuron 79, 416-438, 2013), or a TDP-43 variant with 5 amino acid substitutions in the RNA recognition motif (TDP-43 RRM variant) and reduced ability to bind to its RNA target. (Buratti, E. and Baralle, FE, The Journal of Biological Chemistry 276, 36337-36343, 2001; Elden, AC et al., Nature 466, 1069-1075, 2010) were produced. 4A).

N-末端(ΔN)およびC-末端(ΔC)を欠くTDP-43断片のみを発現するショウジョウバエの一部も軽度の複眼変性を示したため(図4B)、本発明者等は各遺伝子型についてこの比較的弱い表現型を有する系を選択して(UGGAA)exp発現ショウジョウバエと交配した。 Since some Drosophila expressing only the TDP-43 fragment lacking the N-terminal (ΔN) and C-terminal (ΔC) also showed mild compound eye degeneration (FIG. 4B), the present inventors A line with a relatively weak phenotype was selected and crossed with (UGGAA) exp expressing Drosophila.

その結果、驚くべきことに、2つのTDP-43欠失変異体のいずれかを共発現させても、(UGGAA)exp発現ショウジョウバエの表現型が顕著に軽減されたが、RRM領域に変異を生じさせたTDP-43 RRM変異型は変性を軽減することができなかった(図4C)。これらの結果から、TDP-43と(UGGAA)expとの直接的相互作用が、(UGGAA)exp誘導毒性を軽減する役割を有し得ることが示された。 As a result, surprisingly, co-expression of either of the two TDP-43 deletion mutants significantly reduced the (UGGAA) exp- expressing Drosophila phenotype, but mutated the RRM region. The modified TDP-43 RRM mutant could not reduce the denaturation (FIG. 4C). These results indicated that direct interaction between TDP-43 and (UGGAA) exp may have a role in reducing (UGGAA) exp- induced toxicity.

[実施例5]
(UGGAA) exp RNAのフォールディングのATP非依存型RNAシャペロンとしてのTDP-43の機能
TDP-43がそのRNA結合能を介して(UGGAA)exp誘導毒性を抑制するメカニズムを解析するために、本発明者等は(UGGAA)expとTDP-43とを共発現するショウジョウバエにおける(UGGAA)exp転写産物の発現レベルおよびRNAの凝集を検討した。
[Example 5]
(UGGAA) Function of TDP-43 as an ATP-independent RNA chaperone for exp RNA folding
In order to analyze the mechanism by which TDP-43 suppresses (UGGAA) exp- induced toxicity through its RNA binding ability, we have (UGGAA) in Drosophila co-expressing (UGGAA) exp and TDP-43. The expression level of exp transcript and RNA aggregation were examined.

その結果、TDP-43 WTの共発現は(UGGAA)exp転写産物の発現レベルに有意な影響をもたらさなかった(図5A)が、RNAの凝集は(UGGAA)exp-TDP-43の相互作用によって大きく抑制された(図5B-5D)。(UGGAA)exp(W)系では、TDP-43の共発現によりRNA凝集体量が複眼原基の面積あたり2.08%から0.37%に減少し、約82%の凝集阻害活性が示された。また、(UGGAA)exp(S)系では、RNA凝集体量が12.9%が4.3%に減少し、約67%の凝集阻害活性があることが示された (図5D)。 As a result, co-expression of TDP-43 WT did not significantly affect the expression level of (UGGAA) exp transcript (FIG. 5A), but RNA aggregation was caused by (UGGAA) exp -TDP-43 interaction. It was greatly suppressed (FIGS. 5B-5D). In the (UGGAA) exp (W) system, the amount of RNA aggregates decreased from 2.08% to 0.37% per area of the compound eye primordium by co-expression of TDP-43, indicating about 82% aggregation inhibitory activity. In addition, in the (UGGAA) exp (S) system, the amount of RNA aggregates decreased from 12.9% to 4.3%, indicating that it has about 67% aggregation inhibitory activity (FIG. 5D).

一方、TDP-43 RRM突然変異体の共発現は(UGGAA)expを発現するショウジョウバエにおけるRNA凝集を抑制することができなかった(図5B-5D)。また、(UGGAA)exp(W)系の複眼原基におけるRNA FISHおよびRBPの蛍光免疫染色から、TDP-43が核内の(UGGAA)expRNA転写産物と結合していることが明らかになった(図5E)。更に、複眼の形態の増悪と一致して、dTDP-43のノックダウンがRNA凝集を劇的に増大させた(図5C−5D)。これらの結果から、TDP-43は(UGGAA)exp転写産物の分解を促進するのではなく、in vivoにおけるRNA-TDP-43の相互作用を介してRNAの凝集を消失させ、それによってRNAの毒性を中和することが示された。 On the other hand, co-expression of the TDP-43 RRM mutant failed to suppress RNA aggregation in Drosophila expressing (UGGAA) exp (FIGS. 5B-5D). In addition, fluorescent immunostaining of RNA FISH and RBP in the (UGGAA) exp (W) compound eye disc revealed that TDP-43 binds to (UGGAA) exp RNA transcripts in the nucleus. (FIG. 5E). Furthermore, consistent with compound eye morphology deterioration, knockdown of dTDP-43 dramatically increased RNA aggregation (FIGS. 5C-5D). These results indicate that TDP-43 does not promote degradation of (UGGAA) exp transcripts, but eliminates RNA aggregation through RNA-TDP-43 interactions in vivo, thereby toxicating RNA. Was shown to neutralize.

[実施例6]
in vitroにおけるTDP-43と(UGGAA) exp との相互作用
実施例5のデータから、TDP-43が(UGGAA)expと直接相互作用して異常なRNAのin vivoにおける非機能的コンフォメーションの形成を抑制する可能性が示唆された。本発明者等は次いで、TDP-43がin vitroにおける(UGGAA)exp凝集を直接抑制するか否かを原子間力顕微鏡(High-speed AFM, NanoExplorer, RIBM)を用いて試験した。
[Example 6]
from the data of the interaction Example 5 of the TDP-43 in in vitro and (UGGAA) exp, formation of non-functional conformation in in vivo of TDP-43 is (UGGAA) exp interact directly with abnormal RNA It was suggested that this could be suppressed. The inventors then tested whether TDP-43 directly inhibits (UGGAA) exp aggregation in vitro using an atomic force microscope (High-speed AFM, NanoExplorer, RIBM).

溶液中で熱変性させた直後、T7 RNAポリメラーゼを用いてin vitroで転写された(UGGAA)expRNAは、その多くが、大きなRNA凝集体(高さ > 1.5nm、幅 > 40nm、星印、3.2±1.9%)としてよりも一本鎖RNA(ssRNA、高さ < 0.9nm、矢印、19.5±2.6%)として、または小さな凝集体(高さ > 1.5nm、幅 > 15nm、< 40nm、矢じり、77.3±3.4%)として存在していたが、RNAのみの条件で室温で10分間インキュベーションした後、大きな凝集体の比率が顕著に増加した(38.9±9.5%、**p < 0.01)。しかしながら、それ自体の凝集傾向を失くした精製組換えTDP-43ΔC(Wang, I.F. et al., Nature Communications 3, 766, 2012)と共にインキュベーションした結果、(UGGAA)expRNAが一本鎖として維持され(20.6 ± 5.0%, **p < 0.01)、RNAのみの条件と比較すると大きなRNA凝集形成(6.1±3.1%, ** p < 0.01)を抑制した(図6A-6B)。 Immediately after heat denaturation in solution, most of the (UGGAA) exp RNA transcribed in vitro using T7 RNA polymerase is large RNA aggregates (height> 1.5 nm, width> 40 nm, asterisks, 3.2 ± 1.9%) than as single-stranded RNA (ssRNA, height <0.9nm, arrow, 19.5 ± 2.6%) or small aggregates (height> 1.5nm, width> 15nm, <40nm, arrowhead, 77.3 ± 3.4%), but after incubation for 10 minutes at room temperature in RNA-only conditions, the proportion of large aggregates increased significantly (38.9 ± 9.5%, ** p <0.01). However, incubation with purified recombinant TDP-43ΔC (Wang, IF et al., Nature Communications 3, 766, 2012), which lost its own tendency to aggregate, resulted in (UGGAA) exp RNA being maintained as a single strand. (20.6 ± 5.0%, ** p <0.01), the formation of large RNA aggregates (6.1 ± 3.1%, ** p <0.01) was suppressed as compared with the RNA-only conditions (FIGS. 6A-6B).

実施例5の結果と合わせると、TDP-43が標的RNAである(UGGAA)expの凝集を直接結合することによって抑制し、その結果として(UGGAA)expの毒性を消失させ得ることが示された。このプロセスは、ATP依存的にCUGリピート二本鎖をほどくDEAD-boxヘリカーゼDDX6等とは異なり、アデノシン三リン酸(ATP)または他のタンパク質を必要とせず、RNAの品質管理におけるTDP-43の新たな機能を明らかにするものである。 Combined with the results of Example 5, it was shown that TDP-43 can suppress the aggregation of the target RNA (UGGAA) exp by directly binding, and as a result, the toxicity of (UGGAA) exp can be eliminated. . This process does not require adenosine triphosphate (ATP) or other proteins, unlike DEAD-box helicase DDX6, which unwinds CUG repeat duplex in an ATP-dependent manner, and does not require TDP-43 in RNA quality control. It reveals new functions.

[実施例7]
リピートがコードするペンタペプチドリピートタンパク質産生のTDP-43による抑制
イントロンTGGAAリピートがRAN翻訳メカニズムによってペンタペプチドリピート(PPR)タンパク質に異常に翻訳され得るとの仮説に基づけば、図7Aに示すように、全てのフレームで、TGGAAリピートの翻訳は1種のPPRタンパク質、ポリ-(Trp-Asn-Gly-Met-Glu)(配列番号12)を生じる。本発明者等は、[H]CMEWNGMEWMGMEWNG[OH](配列番号13)ペプチドに対するポリクローナル抗体(抗-WNGME SGJ1705およびSGJ1706)を常法により作製した。アフィニティー精製したPPR抗体の特異性を、組換えペンタペプチドを含む小脳組織切片の処理によって確認したところ、PPRタンパク質の封入量が減少し、アフィニティー精製PPR抗体はGST融合物として細菌中に生成した組換えポリ-(WNGME)ペプチドを検出した。
[Example 7]
Based on the hypothesis that the intron TGGAA repeat suppressed by TDP-43 of the repeat-encoded pentapeptide repeat protein production can be abnormally translated into a pentapeptide repeat (PPR) protein by the RAN translation mechanism, as shown in FIG. In all frames, translation of the TGGAA repeat yields one PPR protein, poly- (Trp-Asn-Gly-Met-Glu) (SEQ ID NO: 12). The present inventors prepared polyclonal antibodies (anti-WNGME SGJ1705 and SGJ1706) against the [H] CMEWNGMEWMGMEWNG [OH] (SEQ ID NO: 13) peptide by a conventional method. The specificity of affinity-purified PPR antibody was confirmed by processing cerebellar tissue sections containing recombinant pentapeptide. The amount of PPR protein encapsulated was reduced, and the affinity-purified PPR antibody was produced in bacteria as a GST fusion. Replacement poly- (WNGME) peptide was detected.

次いで、PPRタンパク質がSCA31患者の脳に存在するか否かを評価するために、小脳組織切片における免疫組織化学分析を行った。SCA31患者の組織切片において、ポリ-WNGME-特異抗体が、対照には見られないプルキンエ細胞の細胞体および樹状突起内の点状の顆粒(黒矢印)を検出し、PPRタンパク質がSCA31患者の脳に存在することが示唆された(図7B)。   An immunohistochemical analysis was then performed on cerebellar tissue sections to assess whether PPR protein was present in the brains of SCA31 patients. In tissue sections of SCA31 patients, poly-WNGME-specific antibodies detected Purkinje cell bodies and punctate granules in the dendrites (black arrows) that were not seen in controls, and PPR protein was detected in SCA31 patients. It was suggested to exist in the brain (FIG. 7B).

次に、ポリ-WNGMEペプチドが(UGGAA)expを発現するショウジョウバエでも発現されているか否かを検討した。抗-WNGME-抗体を用いた免疫染色から、対照リピートあるいは(UGGAA)22を発現するショウジョウバエの系ではPPRタンパク質生成の証拠は見られなかったが、(UGGAA)exp(W)および(S)系の双方の三齢幼虫の複眼原基でPPRタンパク質が合成されていることが明らかになった(図7Cおよび7D、矢印)。 Next, it was examined whether poly-WNGME peptide is also expressed in Drosophila expressing (UGGAA) exp . Immunostaining with anti-WNGME-antibody showed no evidence of PPR protein production in control repeats or Drosophila lines expressing (UGGAA) 22 , but (UGGAA) exp (W) and (S) lines It was revealed that PPR protein was synthesized in the compound eye primordium of both third-instar larvae (FIGS. 7C and 7D, arrows).

(UGGAA)exp誘導毒性の抑制に対するRNAシャペロンとしてのTDP-43の顕著な効果から、本発明者等は、TDP-43がショウジョウバエにおけるPPRタンパク質の産生にも影響するか否かを検討した。その結果、TDP-43のアップレギュレーションは(UGGAA)exp(W)および(S)系双方でのPPRタンパク質の産生並びにRNA凝集を有意に低下させた(**P < 0.01、PPRタンパク質レベルは複眼原基あたり2.5±0.38および4.1±0.48 %から0.1±0.02および0.9±0.23 %にそれぞれ低下した)(図7Dおよび7E)。しかしながら、RNAの蓄積および(UGGAA)exp誘導毒性を抑制できないTDP-43 RRM変異体の共発現によっても(UGGAA)exp発現ショウジョウバエにおけるPPRタンパク質の合成が抑制された(PPRタンパク質レベルは複眼原基あたり0.9±0.15および1.0±0.38 % にそれぞれ低下した。*p < 0.05, **p < 0.01)。更に、dTDP-43のサイレンシングは(UGGAA)exp(W)系におけるPPRタンパク質の合成を統計的に有意には増加させなかった(複眼原基あたり3.3±0.68 %)。 (UGGAA) Given the remarkable effect of TDP-43 as an RNA chaperone on the suppression of exp- induced toxicity, the present inventors examined whether TDP-43 also affects PPR protein production in Drosophila. As a result, up-regulation of TDP-43 significantly reduced PPR protein production and RNA aggregation in both (UGGAA) exp (W) and (S) systems (** P <0.01, PPR protein levels are compound eyes) Decreased from 2.5 ± 0.38 and 4.1 ± 0.48% per primordial to 0.1 ± 0.02 and 0.9 ± 0.23%, respectively) (FIGS. 7D and 7E). However, RNA accumulation and co-expression of TDP-43 RRM mutants that cannot suppress (UGGAA) exp- induced toxicity also suppressed PPR protein synthesis in (UGGAA) exp- expressing Drosophila (PPR protein levels per compound eye primordium) Reduced to 0.9 ± 0.15 and 1.0 ± 0.38%, respectively (* p <0.05, ** p <0.01). Furthermore, silencing of dTDP-43 did not statistically significantly increase PPR protein synthesis in the (UGGAA) exp (W) system (3.3 ± 0.68% per compound eye primordium).

これらのデータから、PPRタンパク質の量は(UGGAA)expを発現するショウジョウバエにおけるRNA凝集の度合いおよび量とは必ずしも相関せず、PPRタンパク質はこのショウジョウバエモデルにおいてRNAから翻訳されるものではないことが示唆された。 These data suggest that the amount of PPR protein does not necessarily correlate with the degree and amount of RNA aggregation in Drosophila expressing (UGGAA) exp , suggesting that PPR protein is not translated from RNA in this Drosophila model It was done.

一方、(UGGAA)expを発現するショウジョウバエの溶解物のウェスタンブロット分析からWNGMEとの免疫反応性を有する分子種が明らかになり、TDP-43がin vivoにおけるPPR産生の阻害に関与していることが確認された(相対PPRタンパク質レベルは複眼原基あたり1.0および6.7±1.36 %から0.1±0.05 および1.3±0.33 % にそれぞれ低下した。*p < 0.05, *** p < 0.001)(図7Fおよび7G)。 On the other hand, Western blot analysis of Drosophila lysates expressing (UGGAA) exp reveals molecular species with immunoreactivity with WNGME, and TDP-43 is involved in the inhibition of PPR production in vivo (Relative PPR protein levels decreased from 1.0 and 6.7 ± 1.36% per compound eye disc to 0.1 ± 0.05 and 1.3 ± 0.33%, respectively. * P <0.05, *** p <0.001) (FIG. 7F and 7G).

[実施例8]
FUS/TLSによる(UGGAA) exp 誘導毒性の抑制効果
ショウジョウバエにおける(UGGAA)exp毒性に対するFUS/TLSの効果を評価した。ヒトFUS/TLSをアップレギュレーションすると、TDP-43と同様に(UGGAA)exp(S)系での複眼変性を劇的に軽減した(図8A)。また、FUS/TLSは、TDP-43と同様に、(UGGAA)expを発現する三齢幼虫におけるRNAの凝集およびリピートRNAをコードするPPRタンパク質の生成を抑制した。FUS/TLSを(UGGAA)expと共発現させても(UGGAA)exp転写産物の発現レベルには影響しなかった(図8B)が、それらの発現はRNA凝集(**p < 0.01, 複眼原基あたり12.4±0.76 から4.1±0.26%に減少、約67%の凝集阻害活性 )およびPPRタンパク質(**p < 0.001, 複眼原基あたり4.1±0.48から1.3±0.16 %に減少)の統計的に有意な減少をもたらした(図8Cおよび8D)。また、免疫ブロット解析から、FUS/TLSがPPRタンパク質の合成を阻害していることが明らかとなった(***p < 0.001, 相対PPRタンパク質レベルは複眼原基あたり1.0から0.5±0.05 %に減少)(図8E)。
[Example 8]
Inhibitory effect of (UGGAA) exp- induced toxicity by FUS / TLS The effect of FUS / TLS on (UGGAA) exp toxicity in Drosophila was evaluated. Up-regulation of human FUS / TLS dramatically reduced compound eye degeneration in the (UGGAA) exp (S) system, similar to TDP-43 (FIG. 8A). Furthermore, FUS / TLS, like TDP-43, suppressed RNA aggregation and production of PPR protein encoding repeat RNA in third-instar larvae expressing (UGGAA) exp . Co-expression of FUS / TLS with (UGGAA) exp did not affect the expression level of (UGGAA) exp transcripts (Figure 8B), but their expression was RNA aggregation (** p <0.01, compound eye Statistically reduced from 12.4 ± 0.76 to 4.1 ± 0.26% per group, about 67% aggregation inhibitory activity) and PPR protein (** p <0.001, reduced from 4.1 ± 0.48 to 1.3 ± 0.16% per compound eye primordium) There was a significant decrease (FIGS. 8C and 8D). Immunoblot analysis also revealed that FUS / TLS inhibited PPR protein synthesis (*** p <0.001, relative PPR protein levels from 1.0 to 0.5 ± 0.05% per compound eye primordium) (Reduction) (FIG. 8E).

本発明により、従来効果的な治療法がなかった脊髄小脳失調症31型(SCA31)に対して、その発症メカニズムに基づく新たな治療剤の提供が可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a new therapeutic agent based on the onset mechanism of spinocerebellar ataxia type 31 (SCA31) for which there has been no effective treatment.

Claims (5)

TDP-43(transactivation responsive region DNA-binding protein 43)もしくはFUS/TLS(fused in sarcoma / translated in liposarcoma)から選択されるRNA結合タンパク質、またはこれらのRNA結合領域を含む断片を含む、脊髄小脳失調症31型(SCA31)治療剤。   Spinocerebellar ataxia containing RNA binding protein selected from TDP-43 (transactivation responsive region DNA-binding protein 43) or FUS / TLS (fused in sarcoma / translated in liposarcoma), or a fragment containing these RNA binding regions Type 31 (SCA31) treatment. TDP-43が
(a)配列番号1で示されるアミノ酸配列からなるか、または、
(b)配列番号1で示されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(UGGAA)n(n=80-100)に対する結合活性を有するものである、請求項1記載の治療剤。
TDP-43
(a) consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, or
(b) An amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and having binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100) The therapeutic agent according to claim 1, wherein
FUS/TLSが
(a)配列番号3で示されるアミノ酸配列からなるか、または、
(b)配列番号3で示されるアミノ酸配列において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(UGGAA)n(n=80-100)に対する結合活性を有するものである、請求項1記載の治療剤。
FUS / TLS
(a) consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, or
(b) The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added, and having binding activity to (UGGAA) n (n = 80-100) The therapeutic agent according to claim 1, wherein
TDP-43のRNA結合領域を含む断片が、配列番号1の105〜169位のアミノ酸に相当するRRM1領域、および/または193〜257位のアミノ酸に相当するRRM2領域を必須に含む、請求項1記載の治療剤。   The fragment containing the RNA binding region of TDP-43 essentially comprises an RRM1 region corresponding to amino acids 105 to 169 of SEQ ID NO: 1 and / or an RRM2 region corresponding to amino acids 193 to 257. The therapeutic agent described. FUS/TLSのRNA結合領域を含む断片が、配列番号3の285〜371位のアミノ酸を必須に含む、請求項1記載の治療剤。   The therapeutic agent according to claim 1, wherein the fragment containing the RNA binding region of FUS / TLS essentially comprises amino acids at positions 285 to 371 of SEQ ID NO: 3.
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