基礎科学と病態生理

科学分野:

• 神経科学
• 遺伝学
• 細胞生物学

背景:

• アルツハイマー病（AD）は神経変性疾患であり、アポリポタンパク質E（APOE）遺伝子型は主要な遺伝的リスク因子である。
• APOEを発現するアストロサイトは神経機能に重要な役割を果たすが、神経細胞-アストロサイトのAPOE遺伝子型相互作用がAD病態生理に及ぼす影響は不明である。
• 本研究では、APOE遺伝子型（APOE3/E3 vs. APOE4/E4）が異なるiPSC由来神経細胞に対する同種iPSC由来アストロサイトの影響を調査する。

研究 の 目的:

• APOE遺伝子型（APOE3/E3 vs. APOE4/E4）を持つ同種iPSC由来アストロサイトがiPSC由来神経細胞に及ぼす影響を調査する。
• APOE遺伝子型の文脈における神経細胞-アストロサイト相互作用を媒介する特定の細胞特徴と経路を特定する。
• 神経細胞応答の調節におけるアストロサイト由来因子と直接細胞接触の相対的な寄与を解明する。

主な方法:

• APOE3/E3またはAPOE4/E4遺伝子型を持つ同種iPSC由来神経細胞およびアストロサイトを生成した。
• 神経細胞をACMに曝露するか、アストロサイトと共培養し、免疫細胞化学により形態およびオルガネラの変化を評価した。
• 高含量画像解析および機械学習（ML）を用いて特徴抽出、定量化、および遺伝子型分類を行った。

主要な成果:

• MLは、ACMおよび共培養条件の両方の特徴に基づいて、神経細胞の遺伝子型（E3 vs. E4）を正常に分類した。
• 樹状突起長、早期エンドソーム（EEA1）強度/円形度、およびシナプスタンパク質（SYP）数は、ACMによって影響を受ける主要な特徴であった。
• APOE4/E4遺伝子型を持つ神経細胞は、ACMに応答してEEA1強度と円形度の増加を示した。直接共培養では、神経細胞のEEA1数/サイズおよび神経細胞数が重要な特徴として浮き彫りになった。

結論:

• 同一のAPOE遺伝子型を持つ神経細胞は、ACM供与体の遺伝子型に関わらず、より大きな類似性を示し、神経細胞固有の効果が示唆された。
• ACMに対する神経細胞の応答における有意な違いは、さらなる調査が必要な潜在的な供与体特異的効果を示唆している。
• 直接アストロサイト共培養は神経細胞の形態に著しく影響を与え、細胞接触を介したアストロサイト-神経細胞相互作用が神経細胞の遺伝子型単独よりも影響が大きいことを示唆した。