pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32469420/
1国際遺伝子工学・生物工学センター（ICGEB） 34149 Trieste, Italy.
要旨
筋萎縮性側索硬化症（ALS）や前頭側頭葉変性症（FTLD）にTDP-43が関与していることが発見されて以来、病態を予防・緩和する治療法の開発が大きな研究テーマとなってきた。薬理学的な観点からは、TDP-43に基づく疾患モデルを用いて、様々な神経変性疾患に対して何らかの治療効果があることが既に知られている低分子化合物や薬剤を試験することが一つのアプローチであった。これと並行して、様々な疾患モデルを用いて、薬剤や低分子化合物ライブラリーのハイスループットスクリーニングが行われてきた。このレビューの目的は、TDP-43の病理学的特性を変化させることが報告されている化合物の一般的な概観を提供することだ。これには、発現レベル、細胞質の非局在化、翻訳後修飾、切断、ストレス顆粒の動員、および凝集が含まれる。並行して、TDP-43のミスフォールディングと凝集を標的とすることが知られているオートファジー/プロテアソームシステムを修飾する化合物の使用についても言及する。
略語 ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis), Alzheimer Disease (AD), FTLD (Frontotemporal Lobar Degeneration), Fused in Sarcoma (FUS), Endoplamic Reticulum (ER), Glioblastoma multiforme (GBM), green fluorescent protein (GFP), heterogeneous ribonucleoproteins (hnRNPs), small estrogen receptor modulator (SERM), guanine nucleotide exchange factors (GEFs), 誘導多能性幹細胞（iPSC）、運動ニューロン疾患（MND）、核輸出配列（NES）、核局在化シグナル（NLS）、ホスホジエステラーゼ4（PDE4）、プログラヌリン（PGRN）、RNA認識モチーフ（RRM）、散発性ALS（sALS）、脊髄性運動失調17型（SCA17）、非シオイド型細胞内受容体1シグマ（SIGMAR1）、非オピオイド型細胞内受容体（SIMS）、非オピニオン型細胞内受容体（SIMS）、プロラヌリン（PGM）、RM、RNA認識モチーフ（SRI）、散発性ALS、脊髄性小脳変性症（SSCA）、SIGMAR1、SIGMAR1、SIGMAR2、SIGMAR3 (SIGMAR1), Superoxide Dismutase 1 (SOD1), ストレス顆粒 (SG), TAR DNA binding protein-43 (TDP-43).
はじめに
TAR DNA Binding Protein-43（TDP-43）は、2006年に初めて筋萎縮性側索硬化症（ALS）や前頭側頭葉変性症（FTLD）の患者の脳に見られる特徴的な凝集体の主成分であることが確認された。それ以来、病気や正常な発達におけるこのタンパク質の役割を解明するために多くの研究が行われ、最近、詳しくレビューされている（Borroni, Alberici & Buratti, 2019）。
簡単に説明すると、TDP-43は、真核細胞内のRNA処理の制御において重要な役割を果たす不均一なリボ核タンパク質（hnRNP）のクラスに属する414アミノ酸長のタンパク質である。このタンパク質は、タンパク質の二量体化／多量体化を制御する高度な構造を持つN末端領域と、RNAとの配列特異的結合を担う2つのRNA認識モチーフ（RRM）を持っている。最後に、タンパク質の末端には、相分離や凝集に基本的な役割を果たす非構造化C末端領域がある（模式図は図1参照）（Borroni, Alberici & Buratti, 2019）。
病的な凝集体では、TDP-43は異常にユビキチン化、リン酸化、アセチル化、スモイル化、切断されてC末端断片が生成される（Buratti, 2018）。現時点では、TDP-43の凝集によって障害されることが提案されているいくつかの疾患経路があり、それらは通常、機能獲得型または機能喪失型の疾患メカニズムに分類される（Borroni, Alberici & Buratti, 2019）。機能獲得型メカニズムには、凝集体自体の直接毒性、C末端断片による直接毒性、あるいは細胞環境においてTDP-43と通常密接に接触している他のタンパク質が凝集体に隔離されることによる間接毒性などがある。あるいは、可溶性のTDP-43が凝集体に隔離されることによって、細胞内でDNA損傷の防止から細胞質での輸送や翻訳を含むRNA処理のあらゆる側面に及ぶ正常な機能を発揮できなくなることが、機能喪失の疾病メカニズムであると考えられる。この見解を裏付けるように、最近の多くの研究では、RNA代謝の変化がヒトのALS/FTLDのプロセスに大きく寄与している可能性があることが認められている。したがって、これらすべての研究から得られた新たなイメージは、RNA処理の変化の組み合わせが、患者におけるALSおよびFTLDの両方の発生に主要な寄与を表すかもしれないということである（Borroni、Alberici & Buratti、2019）。
興味深いことに、凝集体が少なくとも疾患の初期段階において保護的である可能性もある。この仮説は、疎水性と凝集の増加が毒性を低下させることを示唆するTDP-43 C末端の最近のランダム変異誘発研究によって支持されている（Bolognesi, Faure, Seuma, Schmiedel, Tartaglia & Lehner, 2019）。
もちろん、これらすべての機能獲得と機能喪失の可能性は必ずしもお互いを排除するものではなく、疾患の異なる段階において異なるメカニズムが役割を果たしている可能性があることを念頭に置いておく必要がある。これらのメカニズムが神経変性においてどのように、そしてどこで役割を果たしているかは別として、医薬品の観点からは、TDP-43の最も顕著な疾患関連特性に影響を与えることができる化合物を見つけることが主要な優先事項であった。すなわち、神経変性疾患に有効であることが既に知られている化合物を試すか、あるいは、現在利用可能な分子よりもさらに有効な分子を発見するために特別なスクリーニングを設定することだ。
このレビューの目的は、凝集したTDP-43の様々な特性に影響を与える、あるいはTDP-43ベースの疾患モデルにおける表現型を改善するために報告されている多くの小分子や薬剤を概観することにある。これらの研究から得られた教訓は、TDP-43タンパク質の病気を治療するための効果的な薬剤を開発するための、今後の努力の指針となることが期待される。
TDP-43の細胞内での発現レベル
TDP-43タンパク質は、我々の体のすべての細胞に普遍的に発現しているが、その発現レベルは様々で、いくつかの臓器では、発生過程でその発現が大きく変化することがある。例えば、中枢神経系の成熟期にある脳や脊髄では、TDP-43タンパク質の発現が著しく低下していることが知られている。これらの結果は、TDP-43が時間依存性と空間依存性の両方で発生的に制御されていることを示している（Borroni, Alberici & Buratti, 2019）。したがって、近年、TDP-43の発現量に影響を与えることができるいくつかの化合物が記載されている（図1）。最も重要なのは、いくつかの細胞性TDP-43疾患モデルにおいて、少なくとも保護的であることが記載されていることだ。
1α,25-ジヒドロキシビタミンD3（ビタミンD化合物）
多くの腫瘍細胞株に対して抗増殖作用、アポトーシス作用、分化促進作用を持つ。この薬剤で処理したSW480-ADH細胞のプロテオーム解析では、TDP-43タンパク質レベルの発現が増加したことが明らかになった（Cristobo, Larriba, Rios, Garcia, Munoz & Casal, 2011）。
AHRアゴニスト
アリール炭化水素受容体（AHR）受容体に最も親和性の高い内因性リガンドであるFICZとタバコの煙に多く含まれる発がん物質であるベンゾ（a）ピレンで、様々な種類の細胞を処理した。これらのアゴニストは、ヒト神経細胞株（BE-M17細胞）、運動ニューロン分化iPSC、およびマウス脳においてTDP-43タンパク質の発現を最大3倍まで増加させた（Ash et al.、2017）。メカニズムレベルでは、AHRがTARDBPプロモーターを活性化することが示された（Ash et al.、2017年）。 アミノ酸類似体アゼチジン-2-カルボン酸（AZC）およびカナバニン（Can）。これらの化合物は、異常なタンパク質合成をもたらす翻訳エラーを促進することが知られており、正常および病的状況におけるタンパク質ミスフォールディングの影響を調査するために使用されてきた。これらの化合物による処理は、神経細胞およびアストロサイトのラット培養物におけるTDP-43レベルを増加させた（Dasuri et al.、2011）。
アナカルド酸
この化合物は、よく知られたヒストンアセチルトランスフェラーゼ阻害剤である。アナカルド酸処理により、ALS iPSC由来の運動ニューロンにおけるTDP-43 mRNAの発現が減少し、不溶性画分中のTDP-43タンパク質量が減少したが、可溶性細胞画分中のタンパク質量は減少しなかった (Egawa et al., 2012)。
チェレトリン
この分子は、植物Chelidonium majus由来のベンゾフェナンスリジンアルカロイドであり、強力で選択的な細胞透過性のプロテインキナーゼC阻害剤として作用する。Cheletryneは活性酸素の産生を誘導し、システインとの可逆的な複合体形成に関与している。Cheletryneは、TDP-43の発現を減少させずにTDP-43の自己相互作用の強力な阻害剤であることが観察された（Oberstadtら、2018）。
クルクミン（CM）
CMは、Curcuma longa L.由来の食用色素であり、ヒト乳がんを含む様々な腫瘍に対して抗がん作用を有している。CMで処理したMCF-7細胞は、2D-ゲル分析によるとTDP-43のダウンレギュレーションレベルを示した（Fang, Chen, Guo, Pan & Yu, 2011）。
フォルスコリン
フォルスコリンは、細胞内のcAMPレベルを上昇させ、その結果、PKAの活性化およびプロテアソーム活性の上昇をもたらす。HEK293A細胞では、フォルスコリン処理により、TDP-43のWTおよび変異体（M337V）、または欠失変異体の両方のレベルが明確に低下した（Lokireddy、Kukushkin & Goldberg、2015）。
重金属
神経筋接合部に取り込まれた無機水銀は、運動ニューロンの細胞体に逆輸送され、神経毒性を引き起こすことがある。この化合物をマウスに長期間曝露しても、TDP-43の分布やリン酸化に異常な変化は観察されなかった（Pamphlett & Kum Jew, 2011）。しかし、最近、CD1マウスの海馬初代ニューロンにおいて、鉛とメチル水銀（MeHg）で処理すると、ニューロンにおけるTDP-43の恒常性が乱れ、転写レベルが増加することが報告されている（Ash et al.）
ヘキサクロロフェン
外用防腐剤として広く使用されている有機塩素系化合物である。野生型TDP-43とその変異体M337VおよびQ331KをトランスフェクトしたHEK293（ヒト胚性腎細胞）およびN9（マウスミクログリア細胞）は、発現レベル、細胞質局在、および高分子量種の量が減少している（Narayan, Peralta, Gibson, Zitnyar & Jinwal, 2015）。
リポポリサッカライド（LPS）
LPSはグラム陰性菌の主成分であり、強い免疫反応を惹起する。THP-1細胞ではLPS刺激後に核内TDP-43 mRNAとタンパク質レベルが上昇する。その後の報告では、RAWマクロファージにおけるこの発現増加は確認されなかったが、IL-6およびIL-10のRNA処理と安定性を担う核内体であるInSACに対応するTDP-43のde novo形成が報告されている（Lee et al.、2015；村田他、2015）。
マロン酸ナトリウム塩
マロン酸は、ミトコンドリア複合体 II の阻害剤である。マウス初代皮質運動ニューロンの培養物において、マロン酸処理によりTDP-43の発現が一過性に増加し、この種の侮辱に対して保護的であると思われる（Zheng, Shi & Fan, 2013）。
ポリ臭化ジフェニルエーテル（PBDEs）
PBDEsへの暴露は、大人だけでなく子供にも神経毒性と認知障害を引き起こすことが示されている。NLRP3インフラマソームを介したTDP-43の発現上昇は、2 20,4,40-テトラブロモジフェニルエーテル（BDE-47）で処理したマウスの認知障害を誘発することができた（Zhuangら、2017年）。
スラミン
この化合物は、プリン作動性拮抗薬である。Fragile X（Fmr1）マウスモデルにSuraminを投与したところ、シナプトソームにおけるTDP-43の発現が有意に減少したことが報告されている（Naviaux et al.，2015）。
亜鉛
亜鉛は強力な神経毒であり、毒性の高い活性酸素種（ROS）の産生を誘導することができる。亜鉛で処理された細胞は、TDP-43の発現の損失を示し、その細胞質凝集を誘発する。(Caragounis et al., 2010)。
TDP-43の核-細胞質間の分布
多くのhnRNPタンパク質と同様に、TDP-43は主に核タンパク質であり、核から細胞質へシャトルすることができる（Borroni, Alberici & Buratti, 2019）。この性質を担うタンパク質配列は、タンパク質のN末端にある核局在配列（NLS）と推定核輸出配列（NES）上である（Borroni, Alberici Buratti, 2019）。この点で、核輸出の選択的阻害剤（KPT-335/350）が、ALS/FTDモデルのげっ歯類皮質ニューロンにおいて軽度の神経保護効果を有するにもかかわらず、核TDP-43レベルを増強できなかったことは、実は興味深いことである（Archbold et al.、2018年）。それにもかかわらず、ALS疾患では、TDP-43および他のタンパク質の核-細胞質輸送の障害が、患者において一般的に観察される主要な変化の1つであると思われる(Borroni, Alberici &Buratti, 2019)。したがって、TDP-43の核-細胞質バランスを調節することができれば、細胞の生存率を向上させるための良い戦略となるかもしれない。現時点では、TDP-43の細胞内局在に最も効果的に影響を与えることが分かっている化合物は、以下の通りである（図1）。 2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン(CD)。シクロデキストリン（CD）は、水性ビヒクルに可溶化できる薬剤の量を増やすために使用される有用な製剤学的ビヒクルである。CDによる処理は、ニーマンピックC（NPC）病に罹患した患者のニューロン様細胞で観察されるTDP-43の異常な細胞質局在を消失させることができる（Dardisら、2016）。 4-Hydroxynonenal（HNE）。HNEは、酸化ストレスのマーカーである。細胞内の脂質過酸化によって生成されるα，β-不飽和ヒドロキシアルケナールである。COS-7細胞にHNEを処理すると、TDP-43の不溶化、リン酸化、部分的な細胞質局在化が起こった（Kabuta, Kono, Wada & Kabuta, 2015）。
JMF1907（T1-11アナログ）、Quinpirole、SCH58261
JMF1907はアデノシンアナログで、A2AR受容体を活性化し、SCH58261はJMFに対するアンタゴニストである。NSC-34細胞では、JMF1907はTDP-43の誤局在化を防ぎ、その効果はSCH58261で阻害された。クインピロール（D2アゴニスト）による処理は、ALSマウスモデルにおけるTDP-43の誤局在化および握力障害に対するT1-11の救助効果を鈍らせた（Laiら、2018；Liuら、2014）。
ロメリジン
Lomerizineは、片頭痛の予防に使用されるデュアルL/T型チャネルブロッカーであり、グルタミン酸出口毒性を減衰させることができる。しかし、この化合物は、G348CおよびA315T TDP-43変異体によって引き起こされる細胞質再分配を防ぐことができなかった（Tran、Gentil、Sullivan & Durham、2014）。
N-アセチル-システイン（NAC）
NACは、in vitroおよびin vivoの抗酸化剤としてよく知られており、ニーマンピックC（NPC）病に罹患した患者のニューロン様細胞で観察されたTDP-43異常細胞質局在を回復することができた（Dardis et al.、2016年）。さらに、この化合物は、HEK293E細胞において亜砒酸によって誘導されるTDP-43の不溶化およびユビキチン化を減衰させることもできた（Hans, Glasebach & Kahle, 2020）。
SAHA
SAHAはヒストン脱アセチル化酵素であり、普遍的なHDAC阻害剤として作用する。SAHAで処理すると、対照細胞のTDP-43レベルに影響を与えることなく、PGRN欠損細胞の細胞質TDP-43のレベルを減少させることができた。また、SAHAによる処理は、多形性膠芽腫（GBM）細胞におけるTDP-43媒介の抗アポトーシス効果を著しく減少させた（Alquezar、Esteras、Encaracion、Moreno、de Munain & Martin-Requero, 2015; Lin et al.、2017）。
シザンドリン
シザンドリンは、伝統的な中国医学におけるSchisandra chinensisの主な有効化合物である。シザンドリンは、MG132プロテアソーム阻害剤によって誘導された海馬マウス神経細胞HT22における細胞質TDP-43蓄積を減少させることが観察された（Oh & Lee, 2017）。
シグマ-1アゴニスト（オピプラモール）およびアンタゴニスト（AC915、ハロペリドール）
シグマ非オピオイド細胞内受容体1（SIGMAR1）遺伝子は、FTLD-MNDの原因遺伝子である。これらのSigma-1リガンドは、TDP-43の局在に対するSIGMAR1発現の変化の影響を模倣することができる。ある研究では、アンタゴニストはTDP-43の細胞質局在を減少させるが、アゴニストは逆の効果を持つことが観察された(Luty et al., 2010)。 TDP-43は切断され、C末端側の断片が生成される。 冒頭で述べたように、疾患状態ではTDP-43は様々なプロテアーゼによって切断され、一般に凝集促進作用と毒性を持つ一連のC末端断片が生成される（Buratti, 2018）。病態で通常観察される主要な断片は、25kDa（TDP-25）および35kDa（TDP35）ポリペプチドであり、これも異常にリン酸化され、病態に積極的な役割を果たす可能性がある（Borroni, Alberici & Buratti, 2019）。この見解に沿うように、TDP-25と他の切断断片の両方のいくつかの動物モデルは、ALS/FTLDスペクトルのいくつかの特徴を再現することに成功した。その結果、研究者の注目は、それらの発現を悪化させたり増加させたりする化合物を探すことにも向けられている（図1）。
4-アミノキノリン
4-アミノキノリンの誘導体は、形質感染症の治療に有用な抗マラリア薬として使用されている。4-アミノキノリンに基づくプローブはTDP-43に結合し、そのカスパーゼ7を介した切断を刺激して、H4神経膠腫細胞におけるそのレベルを低下させ、またTDP-43とUBQLN2との結合を阻害することができる (Cassel, McDonnell, Velvadapu, Andrianov & Reitz, 2012; Cassel & Reitz, 2013)。
15d-PGJ2
Jシリーズのプロスタグランジンは、一般的に細胞周期タンパク質の発現を調節することが知られている。結果として、15d-PGJ2は、神経保護作用と神経毒性作用の両方を持ち、カスパーゼ3を活性化することが示されている。TDP-43 に関しては、15d-PGJ2 で処理した SK-N-SH 神経芽腫細胞は、断片化の増加と細胞質への局在化を示している (Zhang et al., 2010)。 β-N-メチルアミノ-L-アラニン（BMAAまたはL-BMAA）。この化合物は、ほとんどのシアノバクテリアと珪藻によって生成される非常に毒性の高い非タンパク質アミノ酸である。この毒素への食事暴露は、Guamanian ALS/PDC、AD、PDおよびALSの病因に関与することが示唆されている（Cox & Sacks、2002年）。一貫して、SH-SY-5Y細胞は、より高い切断、リン酸化およびユビキチン化を含むTDP-43修飾に同様の効果を示す（Munoz-Saez, de Munck, Arahuetes, Solas, Martinez & Miguel, 2013）。 Ca2+調節剤（EDTA、BAPTA-AM、Ni2+）およびCo2+。カルシウムの利用が制限されると、さまざまな種類の細胞でアポトーシスが引き起こされる可能性があり、ALSの神経細胞ではそのレベルが変化している。これらの化合物で処理した細胞では、TDP-43の切断レベルが未処理の細胞よりも顕著に高かった。これは、カルシウムレベルに影響を与えないが、他のメカニズムを通じてアポトーシスを刺激するCoCl2にも当てはまった（De Marcoら、2014）。
D-ソルビトール
この化合物は、外因性ストレッサーとして研究において一般的に使用されている。D-ソルビトールの添加は、HeLa細胞においてTDP-43の切断を誘発し、細胞質内に蓄積する35kDaの切断産物をもたらした。しかし、D-ソルビトールは、TDP-43疾患関連変異体（S393LおよびG294V）を有する2つのiPSC細胞株において軸索輸送表現型を救済することも報告されており、何らかの保護効果も有している可能性が示唆された（Kreiter et al., 2018; Wobst, Delsing, Brandon & Moss, 2017）。
デキサメタゾン
デキサメタゾンは、合成グルココルチコイドである。この化合物を投与すると、細胞の酸化還元状態に干渉してTDP-25の可溶性レベルを増加させることにより、毒性TDP-25フラグメントを発現するトランスジェニックマウスの認知障害を悪化させた（Caccamo, Medina & Oddo, 2013）。
エピガロカテキンガレート（EGCG）
EGCGは、シヌクレイン、ハンチンチン、アミロイドβ、トランスサイレチン（TTR）、酵母プリオン（PSI）など、いくつかのアミロイド生成分子を無毒なオリゴマーにリダイレクトすることが示唆されている。興味深いことに、HEK 293T細胞において、EGCG処理はTDP-43のオリゴマー化を誘導し、その切断を阻害した (Wang, Chang, Hou, Liou, Way & James Shen, 2012)。
パラクロロアンフェタミン（PCA）
PCAは、置換アンフェタミンとセロトニン（5-HT）放出剤であり、歴史的に抗うつ剤として使用されていた。N-デグロンを有するTDP-43の病的C末端フラグメント（Arg208-TDP25）のレベルは、PCAの存在下で有意に上昇した（Jiangら、2014年）。
スタウロスポリン
スタウロスポリンの主な生物学的活性は、リン脂質/Ca2+依存性および環状ヌクレオチド依存性タンパク質キナーゼの強力な阻害剤として働くことだ。HeLa細胞およびSH-SY5Y細胞をスタウロスポリンで処理すると、TDP-43の断片化が起こり、ほとんどが35 kDa断片となり、これは不溶化と相関する（Dormannら、2009年）。しかし一方で、TDP-43の細胞質内封入体は、スタウロスポリンで処理してアポトーシスを誘導したマウス脳切片では認められなかった（Leggett, McGehee, Mastrianni, Yang, Bai & Brorson, 2012）。さらに、U87細胞では、TDP-43がこれらの神経膠腫細胞のスタウロスポリン誘発アポトーシスに対して保護的であることが明らかにされた（Nan, Zhu, Tan, Zhang, Jia & Hua, 2014）。
TDP-43のリン酸化レベル
TDP-43の異常なリン酸化は、病的な凝集体の最も特徴的な特徴の一つである。当初はタンパク質のC末端で起こるとされていたが、現在では、疾患関連変異がタンパク質のこの領域でリン酸化される可能性のあるアミノ酸を作り出すか破壊することによってその効果を発揮しているかもしれないという新たな証拠が得られている（Buratti, 2015）。TDP-43のリン酸化の機能的意義はまだ完全に解明されていないが、神経細胞の傷害に対する反応に生理的な機能を持ち、その細胞機能を制御している可能性がある。確かに、リン酸化がその凝集特性に影響を与えることを示唆する証拠が蓄積されている（Buratti, 2015）。結果として、キナーゼターゲティングはALS治療において非常に有望な研究分野となっている。これらの観察に沿うように、有効なまたは推定TDP-43キナーゼに作用するいくつかの化合物が、いくつかのALS/FTLD疾患モデルにおいてこのタンパク質の凝集に影響を与えることが示されている（図1）。 c-JNK阻害剤（IPC0000606類似体およびSP600125）。IPC0000606類似体はすべて、ALS病理学のiPSCモデルにおいて凝集を減少させることが示された（Burkhardtら、2013年）。SK-N-MC癌細胞株では、Lamin B1、hnRNP K、TDP-43などのいくつかの特定されたNGF/TrkA制御標的が著しく低下し、この効果はSP600125によって強く抑制された（Jung、Chung、Bae & Kim、2016年）。 CDK阻害剤（IPC00236556、Flavopiridol、Kenpaullone）。c-JNK阻害剤と同様に、これらの化合物は、ALS病態のiPSCモデルにおいて凝集を減少させることが示された（Burkhardt et al.、2013；Yang et al.、2013）。
CDC7阻害剤（PHA-767491）
サイクル・キナーゼ7（CDC7）、サイクリン依存性キナーゼ9（CDC9）、GSK-3βの阻害剤である。TDP-43を発現するトランスジェニックC.elegansの神経変性を抑制する効果があることが分かっている（Liachko, McMillan, Guthrie, Bird, Leverenz & Kraemer, 2013）。PHA-767491は、最近、このモデルにおける炎症プロファイルを低減することによって、SCA17トランスジェニックマウスの表現型を改善することができると同定された（Chungら、2020年）。
CK-1ファミリー阻害剤
このキナーゼの阻害剤（社内化学ライブラリーから選択された複素環化合物）は、細胞培養物におけるTDP-43リン酸化を防止し、TDP-43神経毒性の低減によってショウジョウバエの寿命を延ばすことができた（Salado et al.，2014）。
CK-1delta阻害剤（IGS-2.7/IGS-3.27）
これらの化合物は、TDP-43フラグメントのリン酸化、そのヌクレオサイトゾル転位、CDK6/pRbカスケードの過活性化を防ぐことができる。IGS3.27はまた、ALSリンパ芽細胞においてTDP-43のリン酸化を低減し、TDP-43のヌクレオ-シトソル転座を正常化した（Alquezarら、2016；Posaら、2018）。ごく最近、IGS-2.7が、A315T ALSマウスモデルおよびsALS患者由来のリンパ芽細胞においてTDP-43のリン酸化を低減することにより、神経形成促進作用を有することも示された（Martinez-Gonzalez et al, 2020）。 MEK/MAPK/ERKキナーゼ1および2阻害剤（Selumetinib）。Selumetinibは、これらのマイトジェン活性化キナーゼのATP非依存性阻害剤である。Selumetinibによる処理は、対照細胞のTDP-43レベルに影響を与えることなく、PGRN欠損細胞の細胞質TDP-43レベルを減少させることができた（Alquezar, Esteras, Encarnacion, Moreno, de Munain & Martin-Requero, 2015）。
PERK阻害剤（GSK2606414）
このキナーゼは小胞体ストレス応答の主要なトランスデューサーであり、真核生物開始因子2αを直接リン酸化し、翻訳を減衰させる。PERK阻害剤GSK2606414でラット初代神経細胞を処理するとTDP-43の毒性が緩和され、ショウジョウバエでは登攀機能不全が緩和された。これらの効果は、eIF2alfaリン酸化の減少によって媒介された（Kimら、2014）。
TDP-43の凝集体形成
TDP-43について行われたすべての研究は、それが特に凝集しやすいタンパク質であることに同意している。この特異性の理由はまだ完全に解明されていないが、運動神経細胞のような非常に複雑な細胞環境に関連しているとされている。冒頭で述べたように、疾患におけるTDP-43の凝集の重要性については、まだ非常に議論の多いところである。それにもかかわらず、いくつかの化合物がこのプロセスを調節できるかどうかが試されてきた（図2）。
8-ヒドロキシキノリン（HQ-161）
8-OHQは、銅、イオン、亜鉛の弱い二座キレート化合物である。8-OHQは、銅、イオン、亜鉛の弱い二座キレート剤であり、いくつかの疾患において神経変性を防ぐことが示されている。酵母ベースのTDP-43凝集系において、いくつかの8-OHQはTDP-43の毒性を減少させるのに有効であった（Tardiff, Tucci, Caldwell, Caldwell & Lindquist, 2011）。
17-AAG
この化合物は、Hsp90とHsp70の発現増加を介して異常長ポリグルタミン酸（ARpolyQ）分解を誘導し、トランスジェニックマウスにおいてSpinal Bulbar Muscolar Atrophy（SBMA）の進行に対抗することが示された。TDP-43については、相反する結果が報告されている。当初、全長あるいはTDP-43のC末端欠損変異体をトランスフェクションしても、TDP-43の凝集は明らかに減少しなかった（Rusminiら、2011）。しかし、TDP-43またはその断片TDP-25を発現するハエモデルでは凝集体形成を減少させ、活性酸素の影響を受けたTDP-43の凝集も減少させた (Chang, Hou, Way, Wong & Wang, 2013; Gregory, Barros, Meehan, Dobson & Luheshi, 2012)。 β-N-メチルアミノ-L-アラニン（BMAAまたはL-BMAA）。切断の項で述べたように、これは有毒なアミノ酸である。凝集に関しては、L-BMAA処理ラットが、罹患した脳領域においてTDP-43の出現に異常を示すという点で複数のモデルが一致している（Karlsson, Berg, Hanrieder, Arnerup, Lindstrom & Brittebo, 2014; Yin et al.） 特に、L-MBAA投与ラットでは、小脳でTDP-43の発現が増加し、高分子量種が増加することが指摘されている（Munoz-Saez, de Munck Garcia, Arahuetes Portero, Martinez, Solas Alados & Miguel, 2015）。最近では、ラットのL-BMAA注射により、脊髄や脳運動野の運動ニューロン（MN）や海馬のニューロンにおいて、細胞質TDP-43免疫反応性凝集体の出現を誘発することも報告されている（Scott & Downing, 2017; Tian, Jiang, Wang, Zhang & Han, 2016）。
AIM4
これらは、イミダゾリウムタグ付きアクリジン化合物であり、in vitro研究中に形成前のTDP-43凝集体の形成を遅延させることが示されている（Prasad et al.、2016）。より最近では、AIM4がTDP-43に直接結合し、その液液相分離特性を妨害することが報告されている（Girdhar et al.、2020年）。
オーラノフィン（Auranofin）
オーラノフィンは、関節リウマチの治療で炎症を抑えるために用いられる有機金チオール化合物である。マウス神経芽細胞腫N2a細胞において、Auranofinは、内因性TDP-43発現の減少なしに、また細胞毒性効果なしにTDP-43自己相互作用の用量依存的な減少を示した（Oberstadt et al.、2018年）。
心臓配糖体（Lanatoside)
C、Proscillaridin、Digoxin）。これらの化合物は、1757の生物活性分子のスクリーニングから得られたものであり、ALS病理学のiPSCモデルにおいて凝集を減少させることが示された（Burkhardtら、2013）。
クルクミン・ジメトキシ（CM）
DMTまたはDMC）。ジメトキシクルクミンは、CMに関して抗がん作用を増強している。モノカルボニルジメトキシクルクミンは、TDP-25フラグメントによって引き起こされる凝集体形成を防ぎ、変異Q331K TDP-43による損傷を低減することが示されている。この化合物は、野生型および変異型（Q331KおよびM337V）TDP-43を発現する安定なNSC-34細胞株におけるミトコンドリア損傷量を減少させることができる。さらに、野生型および変異型TDP-43の過剰発現によって誘発される活動電位およびNavチャネルの異常は、DMCで処理した運動ニューロン細胞株において完全に消失する（Dongら、2014；Duanら、2013；Luら、2012）。 Dimebon（DB、Latrepirdine）。 ジメボンは、非選択的な抗ヒスタミン化合物であり、グルタミン酸誘導のCa2+シグナルも安定化させる。DB処理は、SH-SY-5Y神経芽腫細胞におけるTDP NLS／187-192およびC末端断片のトランスフェクション後のTDP-43凝集を減少させた（Ustyugov, Shevtsova & Bachurin, 2015; Yamashita et al.、2009）。
エタクリン酸（EA）
エタクリン酸は、グルタチオン枯渇による酸化ストレスを誘発する。EAで処理すると、NSC-34細胞とマウス初代皮質ニューロンの両方でTDP-43の異常なリン酸化、切断、細胞質再分布、およびその不溶化が誘導される（Iguchi et al.）
イブジラスト
この化合物は、ホスホジエステラーゼ4（PDE4）阻害剤として作用する抗炎症剤である。細胞モデルにおいてTDP-43とSOD1の凝集体を除去し、TDP-43誘発の神経毒性からNSC-34細胞を保護することが報告されている（Chen, Wang, Ying & Gao, 2020）。
L-セリン
この化合物は、L-BMAAで処理したバーベッツ（C.sabaeus）の前角ニューロンにおける凝集したTDP-43および他のタンパク質の量を減らすことができた（Davis et al.、2020年）。
メチレンブルー（MB）
MBは、メトヘモグロビン血症の治療に用いられるフェノチアジン系化合物である。また、一酸化窒素合成酵素、ノルアドレナリン再取り込み、nGMPを阻害する一方で、ミトコンドリアにおけるエタオキシデーションと脳内チトクローム酸化酵素活性を増強する。MB処理は、TDP-43 eltaNLS/187-192とC末端断片をトランスフェクションしたSH-SY-5Y細胞のTDP-43凝集を減少させた（Yamashitaら、2009）。MBはまた、c.elegansとゼブラフィッシュモデルにおいて、それぞれ変異TDP-43（A315TまたはG348C）の毒性を救済することができたが、G348Cを過剰発現するマウスモデルにおいては救済が観察されなかった（Audet、Soucy & Julien、2012；Vaccaro et al.）
パラコート
これは、除草剤として広く使用されているミトコンドリア阻害剤であり、動物やヒトに対しても毒性がある。SH-SY-5Y細胞にパラコートを処理すると、JNK依存的にTDP-43のストレス顆粒への集積とTDP-35 C末端フラグメントの集積が誘導された。興味深いことに、DJ-1（PARK7）は、パラコートによって誘導される細胞質TDP-43凝集の抑制を通じて、酸化ストレス誘発性の細胞死から保護する可能性がある（Leiら、2018；Meyerowitzら、2011）。
QBP1
これは、ポリグルタミンアミロイド形成の小さなペプチド阻害剤である。In vitroの解析により、この化合物はTDP-43のQ/NリッチなC末端領域に結合し、アミロイド形成を阻害できることが示されている（Mompean, Ramirez de Mingo, Hervas, Fernandez-Ramirez, Carrion-Vazquez & Laurents, 2019）。
リルゾール
現在、Riluzoleは、3ヶ月の生存期間の緩やかな増加をもたらすだけだが、ALSの治療薬として承認されている数少ない薬剤の1つである。リルゾールは、細胞毒性を伴わず、TDP-43の発現に変化を与えることなく、TDP-43の自己相互作用を有意に阻害することを示している（Oberstadtら、2018年）。しかしながら、リルゾールは、TDP-43 A315TおよびFUS変異マウスの寿命を改善すること（Hogg、Halang、Woods、Coughlan & Prehn、2017）、またはM337V TDP-43疾患関連変異を発現するラットモデルにおいて行動障害および神経病理を改善すること（Chen、Liao、Lu、Zhou、Huang & Bi、2020）については記載されていない。それにもかかわらず、最近、リルゾールはCK1deltaのATP競合阻害剤であり、TDP-43とグルタミン酸興奮毒性を結びつけるように作用する可能性が提案されている（Bissaro, Federico, Salmaso, Sturlese, Spalluto & Moro, 2018; Bissaro & Moro, 2019）。
ロリプラム
本化合物は、選択的ホスホジエステラーゼ-4（PDE4）阻害剤であり、抗うつ薬として使用されていた。ロリプラムは、トランスジェニックマウスのC9orf72ポリ（GA）発現ニューロンにおいて、細胞質TDP-43レベルおよび凝集を低減する能力を有することが報告されている（Khosravi et al.、2020年）。
トリプトライド
漢方薬に用いられる天然化合物で、RNAPolIIの転写阻害剤として作用することが記載されている。Triptolideは、ALS病態のiPSCモデルにおいて凝集を抑制することが示されている（Burkhardt et al.、2013）。
ツニカマイシン
この化合物は、ERストレスを誘導し、癌細胞のアポトーシスを促進することができる天然由来の抗生物質である。この化合物にマウス脳スライス培養器を2週間暴露したところ、不溶性のTDP-43凝集体が検出された（Leggett, McGehee, Mastrianni, Yang, Bai & Brorson, 2012）。注目すべきは、これらの封入体は、以前に他のシステムで報告されたスタウロスポリン（上記参照）やトランス-4-カルボキシ-L-プロリン（PDC）への曝露後には生じなかったことだ。最近、ツニカマイシンが成熟NSC-34細胞においてTDP-43をリン酸化し、細胞質への転位を誘導するCK1発現を誘導することが報告された（Hicks, Cross, Williamson & Rattray, 2019）。 オートファジーとプロテアソーム系 オートファジーおよびプロテアソーム機構の障害は、多くの神経変性病態に共通する病的特徴である（Borroni, Alberici & Buratti, 2019）。TDP-43に関しては、両機構が異なる役割を果たす凝集体のクリアランスに重要な役割を果たすことが長い間知られてきた。これらのプロセスの重要性を考慮し、凝集体の分解を防止または促進するために、細胞のオートファジーまたはプロテアソームシステムの効率を向上させることができる化合物を見つけることに多くの研究努力が払われてきた（図2）。 オートファジー共通阻害剤（3-MA、クロロキン）。化合物3-メチルアデニン（3-MA）は、オートファゴソームとリソソームの特異的な阻害剤として作用する。一連の研究において、HEK293細胞を3-MAで処理すると、EGFP融合タンパク質としてトランスフェクトした場合のTDP-43およびTDP-25フラグメントのレベルが増加した。さらに、3-MAはTDP-43のC末端フラグメントの分解を有意に阻害した（Liuら、2014；Scotterら、2014；Wang、Fan、Ying、Li、Wang＆Wang、2010）。もう一つの一般的なオートファジー阻害剤は、チョロロキンである。これは、リソソームに蓄積することでオートファジーを逆転させるリソソーム阻害剤である。クロロキンを投与したVCP R155H/+マウスでは、進行性の筋力低下、TDP-43の細胞質蓄積、ユビキチン陽性封入体、LC3-I/II、p62/SQSTM1、オプチニューリン発現レベルの上昇を認めたことが報告されている（Nalbandian、Llewellyn、Nguyen、Yazdi & Kimonis、2015年）。
オートファジー共通活性化剤
(FPZ、MPM、NPC、ラパマイシン、ペリフォシン、AT101）。化合物Flumethazine（FPZ）、Methotripemazine（MPM）、および10-（4′-（N-diethylamino）butyl）-2-chlorophenoxazine（NPC）小分子はすべてオートファジー活性化物質である。FPZ、MPM、NPCの3つの化合物はすべて、初代神経細胞においてWTおよび変異体（A315T）のクリアランスを増加させる（Barmada et al.、2014）。一方、ラパマイシンは、オートファジーの負の調節因子であるmTORの選択的阻害剤である。ラパマイシン処理は、最後のC末端199残基を有するTDP-43フラグメントのトランスフェクション後、TDP-43の細胞質への誤局在を減少させる（Caccamo, Majumder, Deng, Bai, Thornton & Oddo, 2009）。また また、このタンパク質が前脳に発現しているFTLD-Uマウスモデルにおいて、TDP-43の細胞質包有物とその切断を持つ細胞数を減少させた（Wang et al.） さらに、ラパマイシン処理したVCP R155H/+マウスは、筋力パフォーマンス、大腿四頭筋の組織学的分析、およびユビキチン、およびTDP-43病理と欠陥オートファジーの救助において有意な改善を示した（Nalbandian、Llewellyn、Nguyen、Yazdi & Kimonis、2015年）。ラパマイシンのこの効果はまた、この化合物が過剰発現フライモデルにおいてショウジョウバエTDP-43毒性を低減することができたので、進化的に保存されている（Cheng, Lin & Shen, 2015）。最後に、ラパマイシンは、他のオートファジー活性化剤（ペリフォシンおよびAT101）とともに、VCP-患者からのiPSC細胞におけるTDP-43発現を低減することもできた（Llewellyn et al.、2017年）。
ベルベリン
ベルベリンは、mTORシグナルの阻害剤およびオートファジーの活性化剤として働く伝統的な生薬である。Berberineは、mTOR/p70S6Kシグナルの調節とオートファジー分解経路の活性化を通じて、不溶性TDP-43凝集体形成の処理を逆転させることができる（Changら、2016年）。
コルヒチン／ドキソルビン
両化合物は、細胞におけるHSPB8の発現を誘導することができ、オートファジー・マスター遺伝子TFEBを誘導することができる。 SH-SY5Y細胞においてコルヒチンで処理すると、GFP-TDP-43およびGFP-TDP-25によって生じる不溶種が大きく減少した（Crippa et al.、2016年）。
ジアリルトリスルフィド（DATS）
DATSは、ニンニク油に含まれる主要な有機硫黄化合物の1つで、その抗がん作用が提案されている。DATSは、NSC34細胞のオートファジーを活性化し、異常に発現したTDP43およびTDP43 C-末端断片のリソソームクリアランスをもたらす（Liuら、2018年）。
EN6である
これは、リソソームのv-ATPaseを標的としたmTORC1キナーゼの活性化を通じてオートファジーを活性化する低分子である。この分子は、誘導性全長GFP-TDP-43を発現するU2OS細胞株においてTDP-43凝集体の除去に非常に効率的であった（Chung et al.、2019年）。
IU1である
本化合物は、プロテアソーム関連脱ユビキチン化酵素であるUSP14の選択的阻害剤である。ユビキチン化されたTDP-43を分解するプロテアソーム機能を強化する。しかし、USP14がTDP-43の分解を促進するという観察は、独立した研究において確認されていない（Lee et al., 2010; Ortuno, Carlisle & Miller, 2016）。
プロテアソーム共通阻害剤（MG-132、lactacystin）
MG-132はトリペプチドアルデヒドで、既知のプロテアーゼ阻害剤といくつかの構造的な類似性を有している。酸化的損傷、興奮毒性、神経突起変性から神経細胞を保護し、プロテアソーム阻害剤として作用することができる。MG-132 が細胞内の TDP-43 タンパク質レベルに強力な影響を与えることは、複数の研究により確認されている。MG-132 と Pepstin A で処理した HEK293 細胞では、TDP-43 の生成レベルが増加した。マウス大脳皮質初代神経細胞では、MG-132とラクタシスチンによるプロテアソーム阻害がTDP-43の細胞質への蓄積と凝集を促進することが示された。MG-132処理により、可溶性TDP-43の分解にはUPS系が主要な役割を果たすことが示された。最後に、MG-132とラクタシスチンは、毒性TDP-25フラグメントの分解に関与することも示されている（Liu et al., 2014; Scotter et al., 2014; Urushitani, Sato, Bamba, Hisa & Tooyama, 2010; van Eersel et al., 2011; Wang, Fan, Ying, Li, Wang & Wang, 2010）。
SecinH3
SecinH3は、アデノシン二リン酸リボシル化因子（Arfs）を刺激する小さなグアニンヌクレオチド交換因子（GEF）であり、オートファジックフラックスを高めることができるサイトヘシン類の阻害剤である。TDP-43 Q331K変異によってSH-SY5Y細胞で誘発された毒性は、SecinH3によってERストレス関連アポトーシスから保護することによって減少した（Hu, Liu, Wang, Sun, Zhao & Lu, 2019）。
スカララン誘導体
これらは、ヘテロネミン（Het）に似た海綿由来の化合物である。Hetは、プロテアソーム阻害剤およびアポトーシス誘導剤として作用する海洋海綿由来のセステテルペンである。HeLa細胞をHetで処理すると、TDP-43の変化、細胞内局在化、TDP-43蛋白の小さな核内封入体の形成が起こる。同じファミリーの他の化合物もTDP-43と相互作用し、そのDNA結合特性を変化させることができる（Cassianoら、2013；Festa, Cassiano, D’Auria, Debitus, Monti & De Marino, 2014）。
ラロキシフェン
この化合物は、選択的エストロゲン受容体モジュレーター（SERM）薬物クラスに属し、閉経後の女性における骨密度の維持および乳がんリスクの低減に使用される。オートファジーを強化することで細胞死を制限し、TDP-43の25kDa C末端断片であるTDP-25を安定的に発現したALSのNSC-34モデルにおいてアポトーシスを抑制することが示された（Zhou et al.）
トレハロース
トレハロースは、他の特性の中でもプロテアソームエンハンサーとして作用することができる天然の二糖類である。HEK293細胞をトレハロースで処理すると、TDP-43およびEGFP融合タンパク質としての毒性TDP-25 TDP-43フラグメントの発現が減少した（Wang, Fan, Ying, Li, Wang & Wang, 2010）。2番目の研究では、トレハロースは、TFEBの活性化を介して全長TDP-43の蓄積を減らすこともできた（Wangら、2018年）。 ストレス顆粒へのTDP-43のリクルートメント。 多くの最近の研究によって示されているように、ストレス顆粒（SG）は、ストレスに対する正常な細胞反応とTDP-43の病的凝集との間の主要な接続の1つを表す（Borroni, Alberici & Buratti, 2019）。実際、長時間のストレスがかかると、SGは毒性凝集体で進化するか、ストレス要因が取り除かれた後でも持続するTDP-43の不溶性を促進することがかなり明らかになりつつある。興味深いことに、いくつかの化合物は、これらのボディへのTDP-43の供給に影響を与えることが示されている（図2）。
ビス（チオセミカルバゾナート）-銅錯体
当初はイメージング剤として研究されていたが、これらの化合物は神経変性疾患のさまざまなマウスモデルで神経保護作用を示すことが明らかになっている。SH-SY5Y細胞では、CuII(btsc)は除草剤Paraquatによって誘発されたTDP-43陽性SGを抑制することができた。興味深いことに、同じ研究において、関連するCuII（atsm）もTDP-43 C末端フラグメントの凝集を阻害できることが示された（Parkerら、2012）。
サルブリナール
サルブリナルは、eIF2aの脱リン酸化を阻害することによって、PERKを介したERストレス経路の誘導を増強することができる。このERストレスは、サルブリナール前処理によって増強されたTDP-43陽性ストレス顆粒形成を誘導することが観察された（Walker et al.、2013）。
亜ヒ酸ナトリウム（SA）
この化合物は、ストレス顆粒形成を研究するために一般的に使用される細胞ストレッサーである。いくつかの研究は、この化合物が一般的にストレス顆粒におけるTDP-43のリクルートを誘導し、培養細胞株（可変の程度で）および患者からのiPSC細胞株におけるTDP-43の溶解度を低下させ、GFP-TDP-43を発現する細胞株における凝集を促進することが示されたことに同意する（ボイドら、, 2014; Cohen, Hwang, Unger, Trojanowski & Lee, 2011; Colombrita et al., 2009; Dewey et al., 2011; Egawa et al., 2012; McDonald et al., 2011; Meyerowitz et al., 2011)。
ソルビトール
ソルビトールは、ポリオール経路の中間体である。ソルビトールは、ポリオール経路の中間体であり、酸化的ストレス、特に高浸透圧ストレスの誘導に利用される。ソルビトール処理は、疾患関連TDP-43ミスセンス変異を有する細胞において、より大きなストレス顆粒の形成に関連し得る（Deweyら、2011年）。
タプシガルギン（THAP）
THAPは、SERCAクラスの酵素の阻害剤であり、この薬剤で処理した細胞は、カルシウムのサイトゾルレベルが上昇する。HeLa細胞のTHAP処理により、TDP-43がストレス顆粒に局在化した（McDonaldら、2011年）。
Veliparib
Veliparibは、PARP-1/2阻害剤であり、細胞質ストレス顆粒の形成を阻害する。この化合物は、ラット由来の初代脊髄ニューロンにおけるTDP-43毒性を緩和することができた（McGurkら、2018）。
TDP-43毒性の一般的な修飾因子
TDP-43病理学の特定のメカニズムまたは特徴に作用することに加えて、まだ不明な理由のために、様々なALSモデルの表現型を救済するのに活性であることが判明したいくつかの化合物（図3）もある。
α-メチル-α-フェニルスクシンイミド
この化合物は、もともと様々な神経変性モデルで神経保護効果を示したエトスキシミド関連化合物である。この化合物による処理は、A315T TDP-43変異体C.elegansの運動障害を改善し、短縮した寿命を延長した（Wong et al.、2018）。
CB2受容体アゴニスト（WIN55,212-2、HU-308）
CB2受容体はALS患者のミクログリア細胞で過剰発現していることが分かっており、HU-308で治療すると、トランスジェニックTDP-43 A315Tマウスのロータロッドパフォーマンスが大幅に改善した（Espejo-Porras、Garcia-Toscano、 Rodriguez-Cueto、 Santos-Garcia、 de Lago & Fernandez-Ruiz, 2018）。
セレコキシブ
これは、シクロオキシゲナーゼ-2（Cox-2）阻害剤であり、Cox-2が強く発現しているTDP-43枯渇マイクログリアの存在によって引き起こされた皮質ニューロンおよび運動ニューロンにおける神経毒性を低減できることが示されている（Xia et al.、2015）。
デクスプラミペキソール（RPPX）
RPPXは、パーキンソン病およびレストレスレッグ症候群の治療薬として承認されている非エルゴットドーパミンアゴニストである。変異型または野生型ヒトTDP-43のいずれかをトランスフェクトしたラット皮質初代ニューロンでは、RPPX処理後にニューロン生存のわずかな有意な改善が観察された（Vieiraら、2014）。
ERストレス化合物（Salubrinal、Guanabenz、およびPhenazine）
これらの化合物は、ERストレスの低減を引き起こし、A315T TDP-43変異体を発現するC.elegansモデルにおいて疾患表現型を救済することができる（Vaccaroら、2013年）。
グルタチオン
グルタチオンモノエチルエステルによる処理は、運動ニューロンNSC-34細胞におけるTDP-43病理を予防することができた（Chen, Turner, Beart, Sheehan-Hennessy, Elekwachi & Muyderman, 2018）。
イカリイン
この化合物はプレニル化フラボノール配糖体であり、中国漢方薬に属する植物から単離されたものである。変形性関節症モデルマウスにおいて、イカリインを使用することで、TDP-43を人工的に過剰発現させたラット軟骨細胞のアポトーシス作用を抑えることができた（Huang et al.、2019年）。
イマチニブ（STI571）
STI571は、ある種のがんの治療に使用されるチロシンキナーゼ阻害剤である。この化合物は、トランスジェニックTDP-43 A315Tマウスで誘発される運動ニューロン細胞死を防ぐことが記載されている（Rojasら、2015年）。
ith33／iqm9.21である
L-グルタミン酸誘導体で、抗酸化作用とCa2+チャネル遮断作用を有する。ITH33は、ベラトリジン（VTD）で処理し、野生型TDP-43を過剰発現させた細胞に対して神経保護作用を有する（Mouhid Al-Achbili, Moreno-Ortega, Matias-Guiu, Cano-Abad & Ruiz-Nuno, 2016）。
L型カルシウムチャネルアゴニスト（FPL64176またはBay K 8644）
これらの化合物は、Ca2+依存性の遅い活動電位を誘導することにより、正の強心活性を示すカルシウムイオンチャネルアゴニストとして作用する。TDP-43 G348C変異体をゼブラフィッシュの幼生に発現させると、NMJが欠損し、様々な行動障害や細胞障害が生じる（NMJの障害に起因する）。これらの化合物の使用は、これらの有害な効果を安定化させることができた（Armstrong & Drapeau, 2013）。
メイプルシロップ
メープルシロップは、主にショ糖を含むが、抗酸化物質とフェノールも含む。メープルシロップによる処理は、C.elegans運動ニューロンにおけるTDP-43 A315Tの発現によって引き起こされる表現型を改善することができた（Aaron, Beaudry, Parker & Therrien, 2016）。
マレシン1
マレシン1は、抗炎症作用を示すドコサヘキサエン酸（DHA）由来のプロリゾルブメディエーターである。Maresin 1は、SOD1 G93AまたはTDP-43 A315T誘発の細胞死からNSC-34細胞を保護することが報告された（Ohuchi et al.、2018）。
MEK5阻害剤（BIX02819）
N2a細胞において、この阻害剤による処理は、TDP-43誘発の神経細胞毒性およびTDP-43の細胞質蓄積を緩和する（Jo、Lee、Kim、Lee、Kim & Kim、2019年）。
ムクナ・プリュリエンス（Mpe）
アーユルヴェーダなどの伝統的な薬用体系で使用されている薬用植物である。興味深いことに、M.pruriensは、パーキンソン病の臨床治療に広く使用されているL-3,4-ジヒドロキシフェニルアラニン（レボドパまたはL-ドーパ）の最も知られた天然供給源である。Mpe治療は、TDP-43部分欠損機能喪失ショウジョウバエモデルにおける運動ニューロンの機能回復に有効であることが証明された（Maccioni et al.、2018）。
ペランパネル（Perampanel）
ペランパネル、は、選択的な非競合的AMPA受容体拮抗薬である。投与すると、ALSの表現型の進行を防ぎ、条件付きADAR-2ノックアウト（AR2）マウスのTDP-43病理学に関連する運動ニューロンの死を正常化することができる（Akamatsu, Yamashita, Hirose, Teramoto & Kwak, 2016）。
ピオグリタジオン
ヒトでは、ピオグリタゾンは核内受容体PPARγを活性化し、インスリン抵抗性を低下させる因子の転写調節をもたらす。神経系では、PPARγは炎症を抑えることで神経保護作用を発揮する。ピオグリタゾンは、ショウジョウバエモデルにおいてTDP-43依存性の蛹の致死を軽減することができたが、寿命や運動器の欠陥については軽減しなかった（Joardarら、2014年）。
PM1.TDP-43のミトコンドリアへの局在の増加は、5xFADマウスとヒトのアルツハイマー病（AD）患者の両方で観察されており、その病態に関与していると考えられる。このPM1ペプチドはTDP-43のミトコンドリア局在阻害ペプチドとして作用し、12ヶ月齢のADモデルマウス5XFADマウスのミトコンドリア異常、ミクログリア症、神経細胞減少をレスキューすることができた。また、このペプチドの投与は、認知機能と運動機能の両方を改善することができた（Gao, Wang, Gao, Arakawa, Perry & Wang, 2020）。
プロゲステロン
ステロイドホルモンであるプロゲステロン（PROG）は、神経保護作用や前髄化作用を持つニューロステロイドとして作用することができる。TDP-43 A315Tトランスジェニックマウスの血漿PROGレベルを増加させると、プラセボマウスと比較して、運動制御の喪失率が有意に減少することが観察された（ただし、生存率は有意に増加しなかった）（Dangら、2013年）。
ロピニロール
ロピニロールは、パーキンソン病やレストレスレッグス症候群に用いられる非エルゴリン系ドパミンアゴニストである。FUS-およびTDP-43-ALS-iPSC由来の運動ニューロンにおける表現型の改善に有効であることが示されている（Fujimori et al.、2018）。
スルフォラファン
スルフォラファンは、抗酸化タンパク質の発現を制御する塩基性ロイシンジッパー因子であるNrf2の活性化を通じて、第二相解毒酵素を誘導する。スルフォラファンは、野生型および変異型TDP-43sをトランスフェクトしたNSC-34細胞において、マロンジアルデヒド（MDA）および乳酸脱水素酵素（LDH）のレベルを減少させることができた（Duan, Li, Shi, Guo, Li & Li, 2010）。
TRVA242
この分子は、ALSの神経弛緩薬として再利用されているPimozideの誘導体である。この分子は、SOD1、C9orf72、およびTARDBP遺伝子の変異に基づくいくつかの線虫およびマウスALSモデルにおいて、様々な神経筋接合部を救済する能力を有していた（Boseら、2019年）。
バルプロエート
バルプロエートは、抗てんかん薬として使用されてきた。バルプロエートによる治療は、神経細胞株におけるTDP-43 C末端フラグメントの毒性効果を減弱させることが示されている（Wangら、2015年）。
チロシンキナーゼ阻害剤（ニロチニブおよびボスチニブ）
両化合物は、脳浸透性チロシンキナーゼ阻害剤（TKI）である。これらの化合物は、TDP-43に基づくいくつかのマウスモデル（野生型とA315T疾患関連変異を持つもの）で研究されてきた。それらは、核TDP-43のレベルの減少を誘導し、神経細胞の損失を中止し、認知および運動低下を逆転させることが示された（Wenqiangら、2014）。その後の研究で、これらのTKIは、ニューロンで全長タンパク質を過剰発現させたTDP-43トランスジェニックマウスにおいて、シナプスタンパク質に対するTDP-43の影響を逆転させ、アストロサイト機能を高め、グルタミン酸および神経伝達物質のバランスを回復できることが示された（Heyburn et al.、2016年）。最後に、最近のハイスループットスクリーニングアプローチにおいて、ボスチニブがiPSC由来のALS患者細胞で有効であることが判明した（Imamura et al.、2017）。
Withania
Somnifera（ASH/Wse）。インドの伝統的な薬用植物で、神経変性を含む多くの疾患に対して保護作用を有することが報告されている。TDP-43 A315Tトランスジェニックマウスにこの植物の根のエキスを投与したところ、神経筋機能における神経支配が改善し、神経炎症が減衰し、NF-κB活性化が抑制された。さらに、Wse処理は、TDP-43部分欠損機能喪失ショウジョウバエモデルにおける運動ニューロンの機能回復に有効であることが証明された（Dutta、Patel、Rahimian、Phanuf & Julien、2017；Maccioni et al.、2018）。
結論と今後の展望
近年、ALSの新規治療法の開発に大きな注目が集まっており、その範囲は基礎的な細胞プロセスを標的としたものから、遺伝子や幹細胞を用いた治療法まで多岐にわたっている。関連するFTLDの病態に関しても、現在開発中の多くの治療法があり、それらは主に病的なタウ、PGRN変異、C9orf72拡張をターゲットとしている（Borroni, Alberici & Buratti, 2019）。
これらのターゲットに加えて、TDP-43凝集体もまた、これらの病態に罹患した患者の主要な神経病理学的特徴の1つを表していることを念頭に置くことが重要である。したがって、このタンパク質の病理学的側面のいくつかを標的とすることができる低分子および化合物を見つけることにもかなりの注意が向けられてきた。
興味深いことに、本総説で紹介する分子の中には、TDP-43に対する効果以外にも、ALS治療のためにすでに研究が進められているものがある。例えば、ビタミンDは、その有効性に関する決定的な答えはまだ出ていないが、ALSを遅らせる治療法として提案されている（Libonati et al.、2017）。別の例は、ピオグリタゾンに代表される：SOD1 G93Aトランスジェニックマウスにおいて神経変性を保護することが判明したが（Schutzら、2005）、ALS患者におけるリルゾールのアドオン療法として二重盲検プラセボ対照試験で結局効果が認められなかった分子（Dupuisら、2012年）。したがって、これらの分子の一部がTDP-43の機能に影響を与えるという観察は、ALSとの闘いにおけるこれらの分子の有用性を再評価する機会となるかもしれない。
いずれにせよ、このレビューで紹介したように、現在、科学文献に登場し、細胞や疾患モデルにおいてTDP-43の挙動に影響を与えることができる分子は、欠けることなく存在している。
まず、これらの研究から得られた重要な結論は、これらの化合物の多くについて、そのトランスレーショナルポテンシャルと前臨床試験結果の確実性を評価することが困難であるということだ。例えば、いくつかのケースでは、活性原理の正確な組成が特定されていない（例えば、いくつかの伝統的なハーブの残留物やメープルシロップの場合など）。さらに、多くの特定かつ明確に定義された化合物についてさえ、異なる曝露時間、曝露経路、または実験条件下での用量反応曲線が欠如している。その上、化合物の有効性を検証するためのモデルについてもコンセンサスが得られていない。当然のことながら、研究者は今日まで、薬物や低分子を試験するために、事実上あらゆる可能性を利用してきた。これらのモデルは、in vitro凝集系やヒト細胞株（安定的にトランスフェクトされた細胞株やiPSC）から、多種多様な動物モデル（主に線虫、D. melanogaster、げっ歯類）まで、多岐にわたる。予想通りである。
これらのアプローチには、いくつかの利点と欠点がある。例えば、これらの化合物の試験に最もよく使われる動物モデルであるA315T発現マウスは、腸の機能障害により死亡することがよく知られている。これを防ぐには、ゼリー状の餌で飼育すれば、突然死はなくなるし、運動表現型も進行していく。しかし、この餌のプロトコルが使われたかどうかは、必ずしも特定されていない。
このようにアッセイに大きな違いがあるため、これらのアプローチで試験された異なる薬剤／分子を直接比較することは困難であることは明らかである。したがって、この問題に関しては、低分子医薬品の有効性や有望性を評価するための、より高度な技術を確立することが重要であろう。例えば、最近記載されたように（Fang et al., 2019）、ストレス顆粒におけるTDP-43の採用を制御できる新規小分子を探索するために、堅牢な画像ベースのスクリーニング手順を設定することによって、。見込みのある化合物を試験するためのもう一つの潜在的に重要な改善はまた、近年登場したより高度なTDP-43マウスモデルの使用によって表されるであろう。例えば、今後は、ノックイン遺伝子技術に基づく最近のモデルを使用することが望ましいかもしれない。このモデルは、以前のモデルよりも、特に初期段階のALS/FTLDの病態をよりよく表している（Huangら、2020）。
TDP-43の病的特徴を標的とする低分子化合物や薬剤の有効性を評価するための明確なガイドラインを確立することが、今後取り組むべき緊急の課題であると考えられる。
もう一つの未解決の問題は、薬剤や低分子化合物がTDP-43タンパク質異常症の優先的な特徴を標的とすべきかどうかということだ。この総説で述べたように、一般的な毒性に加えて、病的なタンパク質の特定の側面を標的とする分子がいくつか使用されている。これらの側面には、核-細胞質バランス、特徴的な翻訳後修飾（リン酸化、切断）、あるいは凝集の引き金となり除去されるプロセス（ストレス顆粒、自食作用、プロテオソームプロセス）などが含まれる。現時点では、どの経路が最も有望であるかを判断するのは時期尚早であり、それぞれに利点と欠点がある。例えば、TDP-43そのものを治療標的とすることは、過剰な産生やその欠如が細胞にとって非常に有害であることが明らかになっているため、問題がある可能性がある。特に、神経細胞というデリケートな細胞をターゲットとする場合、細胞が必要とするTDP-43の発現量を確保することは容易ではないかもしれない。この点から、TDP-43の病的な特異的側面、例えば、異常なリン酸化や、オートファジーやプロテアソーム反応を高めることによるC末端フラグメントやミスフォールド/アグリゲーションタンパクの除去をターゲットにすることがより効果的である可能性がある。最後に、もう一つの有望なアプローチは、長期間維持されると不可逆的な凝集を引き起こす可能性のある過剰な濃度を避けるために、ストレス顆粒におけるTDP-43の動員を調節することであるかもしれない。
さらに、この知見を患者に簡単に適用する前に、考慮しなければならない点がいくつかある。例えば、このレビューに掲載された化合物の多くは、一般に神経細胞の生存に重要な複数の経路やタンパク質に作用する。このことは、TDP-43の発現と機能を調節するためのより良い特異性を達成するために、新世代の小分子を開発する必要があることを意味しているのだろう。この点で、TDP-43の構造に基づいて薬物を設計するというアプローチをとった最近の研究がいくつかあることは興味深い。例えば、NMRベースのスクリーニングを使用して、タンデムRRMモチーフなどのTDP-43の一部を特異的に標的とすることができる小分子が同定されている（Nshogoza et al.、2019）。TDP-43のRRM領域に結合できる化合物に対する別の同様の検索により、rTRD01と呼ばれるC9orf72を妨害できるがUG-RNA結合も妨害できない低分子を最近発見することができた。この小分子は、ALS疾患モデルのショウジョウバエ幼虫の神経筋の協調性と強度を改善することができた（Francois-Moutalら、2019年）。TDP-43そのものに加えて、小分子の設計のための別の可能性の高い標的は、このタンパク質のアミロイド形成能（Laosら、2020）またはシャペロンTrimethylamine-N-oxide（TMAO）の場合に示されているようにTDP-43の液-液相分離に影響を与えること（Choiら、2018）にも見出すことができる。これらすべての分子の治療可能性は現在のところ不明であるが、この種のアプローチはTDP-43タンパク質病に対する薬剤特異性の向上に役立つ可能性がある。
最後になったが、TDP-43病理の異なる側面を同時に標的とすることで相乗効果を得ることが可能かどうかを確認するために、異なる小分子/薬剤を一緒に組み合わせることを試みた研究は今のところない。理想的には、TDP-43の生物学の異なる経路や側面を標的とする分子が数多く存在する現在、最も有望な方法は、相補的に作用することによって相乗効果を発揮しうる薬剤（例えば、発現レベルの低下、核-細胞質輸送の改善、ストレス顆粒による過剰な動員を同時に防止する）を組み合わせてみることであろう。また、複数の経路を標的とすることで、使用する薬剤や低分子の量が少なくなり、最終的な毒性も改善される可能性があるという利点もあるだろう。最適な組み合わせと、一度にいくつの標的をターゲットにできるかを決定することが、おそらく今後数年間の優先事項であろう。
現時点では、これらの検討はすべてまだ初期段階にあり、これらの分子や薬剤が臨床に使われることはほとんどないだろうと予想される。それにもかかわらず、この総説で述べたように、薬剤や小分子は一貫してTDP-43の病理学的特性に影響を与える優れた、そして非常に多様な能力を示している。したがって、TDP-43の疾患への関与が発見されてからの進歩を考慮すると、ALS/FTLDの治療法として小分子が非常に有望な将来を持つ可能性が高い。
ターゲットとリガンドの命名法
この記事中の主要なタンパク質標的およびリガンドは、IUPHAR/BPS Guide to Pharmacology (Harding et al., 2018) の共通ポータルデータである www.guidetopharmacology.org の対応エントリにハイパーリンクされており、Concise Guide to PHARMACOLOGY 2019/20 (Alexander et al., 2015) に永久に保存されている。
謝辞
著者は、イタリアのAriSLA機関の支援（助成金PathensTDP）に感謝したい。
利益相反に関する声明
著者は、利益相反がないことを宣言する。
図1. TDP-43のドメイン構造を模式的に示した図
多くのhnRNPタンパク質と同様に、TDP-43は414長のタンパク質で、RNA結合の主な制御因子である2つのRNA認識モチーフ（RRM）、RRM1とRRM2（推定核輸出配列、NESを含む）が特徴である。N末端には、核局在化シグナル（NLS）を含むオリゴマー化を制御する高度な構造領域がある。C末端はGlyとQ/Nに富む非構造化領域で、タンパク質間相互作用を担い、プリオン様ドメインに類似している。以下のボックスには、TDP-43の発現、核・細胞質局在、切断、リン酸化状態に影響を与える全ての小分子・化合物がリストアップされている。
図2．TDP-43のドメイン構造を模式的に示した図
多くのhnRNPタンパク質と同様に、TDP-43は414長のタンパク質で、RNA結合の主な制御因子である2つのRNA認識モチーフ（RRM）、RRM1およびRRM2（推定核輸出配列、NESを含む）が特徴である。N末端には、核局在化シグナル（NLS）を含むオリゴマー化を制御する高度な構造領域が存在する。C末端にはGlyとQ/Nに富んだ非構造領域があり、タンパク質間相互作用を担い、プリオン様ドメインに類似している。以下のボックスには、オートファジー／プロテアソーム系によるTDP-43の分解、凝集体の形成、ストレス顆粒によるリクルートメントに影響を与える全ての小分子・化合物がリストアップされている。
図3．TDP-43のドメイン構造を模式的に示した図
多くのhnRNPタンパク質と同様に、TDP-43は414長のタンパク質で、RNA結合の主な制御因子であるRRM1とRRM2（推定核輸出配列、NESを含む）という二つのRNA認識モチーフを特徴としている。N末端には、核局在化シグナル（NLS）を含むオリゴマー化を制御する高度な構造領域が存在する。C末端には、GlyとQ/Nに富む非構造領域があり、タンパク質間相互作用を担い、プリオン様ドメインに類似している。下のボックスは、様々な実験系でTDP-43の毒性に影響を与える全ての小分子と化合物をリストアップしている。