カルモジュリン遺伝子関連不整脈疾患の病態解析と新規治療法の開発

• Project/Area Number: 17H06806
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Cardiovascular medicine
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 山本 雄大 京都大学, 医学部附属病院, 研究員 (10802762)
• Project Period (FY): 2017-08-25 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: カルモジュリン / 不整脈 / iPS細胞 / QT延長症候群 / 遺伝子治療 / 循環器・高血圧 / ゲノム

Outline of Annual Research Achievements

近年、カルモジュリンをコードするCALM遺伝子の変異により若年発症の致死性遺伝性不整脈疾患であるカルモジュリン遺伝子関連不整脈疾患（QT延長症候群、カテコラミン誘発性心室頻拍）が引き起こされることが報告されたが、発症機序等については今だ不明な点が多い。カルモジュリンはユビキタスに発現するCa2+検知タンパクであり、３つの異なる遺伝子（CALM1-3）が全く同一のアミノ酸配列のタンパクをコードするユニークな分子である。心筋細胞において、カルモジュリンは心臓L型Ca2+チャネル（LTCC）をはじめとする複数のイオンチャネル、RyR2など多くのタンパクの働きを制御している。特に心筋細胞の活動電位形成に関しては、Ca2+と複合体を形成し、LTCCの不活性化を促進する重要な働きを担っている。
本研究ではカルモジュリン遺伝子関連不整脈疾患の病態解析と新規治療法の開発を目的として、複数の患者（CALM2-N98S, CALM2-D134H変異）よりiPS細胞を樹立、心筋細胞へ分化誘導後、患者由来心筋細胞を用いてパッチクランプ法を用いた電気生理学的解析を行った。活動電位の解析においては、患者由来心筋ではいずれの変異においても健常人由来心筋と比較して有意な活動電位持続時間の延長が認められた。またLTCCの解析においては、L型Ca2+チャネルの不活性化遅延による機能更新が認められた。本研究の結果より、変異カルモジュリンによりLTCCの不活性化が障害され、活動電位持続時間が延長することがカルモジュリン遺伝子関連QT延長症候群の原因であると考えられる。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Development of a Patient-Derived Induced Pluripotent Stem Cell Model for the Investigation of <i>SCN5A</i>-D1275N-Related Cardiac Sodium Channelopathy (2017)
  • Author(s): Hayano M, Makiyama T
  • Journal Title: Circulation Journal Volume: 81 Issue: 12 Pages: 1783-1791
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-17-0064
  • NAID: 130006219109
  • ISSN: 1346-9843, 1347-4820
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Gene-Based Risk Stratification for Cardiac Disorders in LMNA Mutation Carriers. (2017)
  • Author(s): Nishiuchi S, Makiyama T, Aiba T, Nakajima K, Hirose S, Kohjitani H, Yamamoto Y, Harita T, Hayano M, Wuriyanghai Y, Chen J, Sasaki K, Yagihara N, Ishikawa T, Onoue K, Murakoshi N, Watanabe I, Ohkubo K, Watanabe H, Ohno S, Doi T, Shizuta S, Minamino T, et.al
  • Journal Title: Circ Cardiovasc Genet. Volume: 6 Issue: 6
  • DOI: 10.1161/circgenetics.116.001603
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] l-cis-Diltiazem ameliorates impaired calcium channel inactivation in a patient-specific stem cell model of long-QT syndrome with a calmodulin mutation (2017)
  • Author(s): 横井文香、山本雄大、牧山武
  • Organizer: Basic Cardiovascular Sciences (BCVS) Scientific Sessions 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Gene-based Risk Stratification for Cardiac Disorders in LMNA Mutation Carriers (2017)
  • Author(s): 西内英、山本雄大、牧山武
  • Organizer: European Society of Cardiology (ESC) Congress 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CALM2-D134H Mutation Associated with Long-QT Syndrome Delayed Inactivation of L-type Ca2+ Currents in Human iPS Cells Derived Cardiomyocytes (2017)
  • Author(s): 山本雄大、牧山武
  • Organizer: American Heart Association (AHA) Scientific Sessions 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Human iPSC-Derived Myocyte Model of SCN5A-D1275N-Related Cardiac Sodium Channelopathy Reveals Diminished Sodium Currents Resulting From Enhanced Protein Degradation (2017)
  • Author(s): 早野護、山本雄大、牧山武
  • Organizer: American Heart Association (AHA) Scientific Sessions 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Establishment of Homozygous LMNA Knockout Human Induced Pluripotent Stem Cells For Analyzing Disease-causing Mechanism of Laminopathies (2017)
  • Author(s): Wuriyanghai Yimin、山本雄大、牧山武
  • Organizer: American Heart Association (AHA) Scientific Sessions 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Novel Mathematical Models of All Subtypes of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes (2017)
  • Author(s): 糀谷泰彦、山本雄大、牧山武
  • Organizer: American Heart Association (AHA) Scientific Sessions 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modelling long-QT syndrome type 3 associated with near-miss sudden infant death syndrome using human-induced pluripotent stem cells (2017)
  • Author(s): 廣瀬紗也子、山本雄大、牧山武
  • Organizer: American Heart Association (AHA) Scientific Sessions 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CALM2-D134H Mutation Associated with Long-QT Syndrome Prevents Inactivation of L-type Ca2+ Currents in Human iPS Cells Derived Cardiomyocytes (2017)
  • Author(s): 山本雄大、牧山武
  • Organizer: APHRS2017 and JHRS2017
  • Int'l Joint Research