ダウン症候群における造血異常の発症メカニズムの解明

• Project/Area Number: 14J04075
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Pediatrics
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 大森 早也佳 大阪大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: ダウン症候群 / iPS細胞 / ゲノム編集 / ヒトiPS細胞 / ゲノム編集技術

Outline of Annual Research Achievements

ダウン症候群では白血病を高率に発症する。血球でのGATA-1突然変異と21染色体のトリソミーの相互作用によると思われるがそのメカニズムは不明である。そこで本研究では、ダウン症患者からのヒトiPS細胞とTALEN、さらにはCRISPR/Cas9システムなどのゲノム編集技術をもちいた遺伝子組換えにより、GATA-1変異と21番染色体への領域欠失を導入することにより、ダウン症候群における病態責任領域および責任遺伝子の同定と、病態メカニズムの解明を行った。
さらにトリソミーiPS細胞から3本の21番染色体のうち1本をアレル特異的に除去する方法を確立し、21番染色体の核内配置ならびに遺伝子発現に対する作用を明らかにすることに成功した。21トリソミーは染色体の由来に依存して核内配置に違いがあり、母由来の21番染色体のペアは近接し父由来の1本は離れた特徴的な配置をとることが分かった。また核膜からの距離に関しても、母由来の2本の21番染色体は父由来と比べてより核膜より遠い位置にあることも明らかになった。これらの細胞について遺伝子発現パターンを解析すると、50個の遺伝子のうち15個において、母親由来染色体において有意に発現量が上昇していることが分かってきた。健常児のiPS細胞上では21番染色体の核内配置に母・父の違いによる影響はみられないことから、不分離によって生じた2本の染色体は、なんらかのメカニズムでその相互作用を維持しており、核内配置ならびに遺伝子発現パターンに影響を及ぼしていることを明らかにすることでできた。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Pair of Maternal Chromosomes Derived from Meiotic Nondisjunction in Trisomy 21 Affects Nuclear Architecture and Transcriptional Regulation (2017)
  • Author(s): Sayaka Omori, Hideyuki Tanabe, Kimihiko Banno, Ayumi Tsuji, Nobutoshi Nawa, Katsuya Hirata, Keiji Kawatani, Chikara Kokubu, Junji Takeda, Hidetoshi Taniguchi, Hitomi Arahori, Kazuko Wada, Yasuji Kitabatake1, and Keiichi Ozono
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 764-764
  • DOI: 10.1038/s41598-017-00714-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Systematic cellular disease models reveal synergistic interactions of trisomy 21 and GATA1 mutations in hematopoietic abnormalities (2016)
  • Author(s): K. Banno, S. Omori, K. Hirata, N. Nawa, N. Nakagawa, K. Nishimura, M. Ohtaka, M. Nakanishi, T. Sakuma, T. Yamamoto, T. Toki, E. Ito, T. Yamamoto, C. Kokubu, J. Takeda, H. Taniguchi, H. Arahori, K. Wada, Y. Kitabatake and K. Ozono
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 15 Issue: 6 Pages: 1-15
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.04.031
  • NAID: 120007135439
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Analysis of transient abnormal myelopoiesis in Down syndrome using gene editing technologies (2014)
  • Author(s): 北畠 康司、坂野 公彦、大森 早也佳、平田 克弥、荒堀 仁美、松浪 桂、谷口 英俊、和田 和子、橋井 佳子、大高 真奈美、中西 真人、佐久間 哲史、山本 卓、大薗 恵一
  • Organizer: 第76回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-01