Pathological mechanism of ciliopathy in Patau syndrome using aneuploidy rescue technology
Project/Area Number |
21H02718
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 49030:Experimental pathology-related
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Research Institution | Yamaguchi University |
Principal Investigator |
宮本 達雄 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (40452627)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅岡 洋一 山口大学, 大学院医学系研究科, 講師 (10436644)
阿久津 シルビア夏子 (AkutsuSilviaNatsuko) 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 助教 (10822299)
清木 誠 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (50226619)
松浦 伸也 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (90274133)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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Keywords | 繊毛病 / Patau症候群 / 繊毛抑制遺伝子 / 染色体数レスキュー / 一次繊毛 / iPS細胞 / 染色体異数性可塑性 / ゲノム編集 / 染色体異数性レスキュー |
Outline of Research at the Start |
一次繊毛は細胞表面に1本の毛様に発達する構造であり、多様な細胞外シグナルを受容するセンサーとして機能する。13トリソミー症候群(Patau症候群)は脳・心奇形に加えて、多発性嚢胞腎、多指症、内臓逆位などの「繊毛病」を合併する。しかし、Patau症候群は、メンデル遺伝病と異なり、家系情報に基づくゲノム解析による病態責任遺伝子の同定が有効でないため、その発症機構は不明である。本研究では、染色体数可塑性を利用して、同一遺伝的背景をもつトリソミー13と正常核型iPS細胞を用いた遺伝子発現比較と逆遺伝学解析によって、Patau症候群における繊毛病責任遺伝子の同定を試みる。
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Outline of Annual Research Achievements |
一次繊毛は細胞表面に1本の毛様に発達する構造であり、個体発生に必要な細胞外シグナルを受容するセンサーとして機能する。13トリソミー症候群(Patau症候群)は脳・心奇形に加えて、「繊毛病」を特徴づける多発性腎嚢胞、多指症、内臓逆位を合併する。患者皮膚細胞では繊毛形成が低下しており、13番染色体上の繊毛「抑制」遺伝子のコピー数増加による繊毛病発症が示唆される。しかし、Patau症候群は、メンデル遺伝病と異なり、家系情報に基づく連鎖解析が利用できないため、その繊毛病責任遺伝子は未解明である。 近年、細胞初期化によって、一定の頻度で、染色体異数性が正常核型へレスキューされる現象が相次いで報告されている。本研究では、染色体可塑性を利用したトリソミー疾患の新たな遺伝医学解析フローを確立して、Patau症候群の繊毛病発症機構の解明を研究目的としている。2021年度までに、Patau症候群患者皮膚繊維芽細胞に山中因子を導入して、同一遺伝的背景をもつトリソミー13と正常核型iPS細胞を樹立して、これらの細胞間の遺伝子発現をRNA seq解析で評価したところ、トリソミー13ーiPS細胞で発現亢進が認められた13番染色体上遺伝子を抽出した。2022 年度には、このうち、13q22-13q34に存在する候補遺伝子の1つをhTERT-RPE1細胞で破壊したところ、血清存在下においても、繊毛形成が促進された。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度は、2021年度までに、同一のPatau症候群患者由来のトリソミーとダイソミーiPS細胞間での遺伝子発現解析を行い、トリソミー13で発現亢進している遺伝子を抽出してgain of functionアプローチによる繊毛抑制能の評価を行って絞り込んだ3遺伝子の一つの機能喪失実験を行った。具体的には、hTERT-RPE1細胞株で、当該遺伝子をCRISPR-Cas9システムを破壊した細胞を樹立して、血清存在下での繊毛形成を評価した。正常細胞では、血清存在下では、繊毛形成が抑制されるのに対して、遺伝子破壊細胞株では、同条件でも繊毛形成が確認された。このところから、候補遺伝子が繊毛抑制に必要十分であることが示されたため。
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Strategy for Future Research Activity |
繊毛病候補遺伝子について、欠損細胞株の作製を進め、繊毛抑制能力の低下を実証する。また、ゼブラフィッシュ初期胚に導入して、Patau症候群で認められる多発性嚢胞腎や内臓逆位を検討することで、個体レベルでの病態を引き起こす遺伝子を同定する。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
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[Journal Article] AT-hook DNA-binding motif-containing protein one knockdown downregulates EWS-FLI1 transcriptional activity in Ewing’s sarcoma cells2022
Author(s)
Takao Kitagawa, Daiki Kobayashi, Byron Baron, Hajime Okita, Tatsuo Miyamoto, Rie Takai, Durga Paudel, Tohru Ohta, Yoichi Asaoka, Masayuki Tokunaga, Koji Nakagawa, Makoto Furutani-Seiki, Norie Araki, Yasuhiro Kuramitsu, Masanobu Kobayashi
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Journal Title
PLOS ONE
Volume: 17
Issue: 10
Pages: e0269077-e0269077
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] NBS1 I171V variant underlies individual differences in chromosomal radiosensitivity within human populations2021
Author(s)
Tomioka K, Miyamoto T, Akutsu SN, Yanagihara H, Fujita K, Royba E, Tauchi H, Yamamoto T, Koh I, Hirata E, Kudo Y, Kobayashi M, Okada S, Matsuura S
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 11
Issue: 1
Pages: 1-13
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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