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iPSC studies for understanding the pathogenesis of dopaminergic neuron death in Parkinson' disease

Research Project

Project/Area Number 18K15466
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 52020:Neurology-related
Research InstitutionJuntendo University

Principal Investigator

Yokota Mutsumi  順天堂大学, 大学院医学研究科, 助教 (10647415)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywordsミトコンドリア / iPS細胞 / ドーパミン神経細胞 / PRKN / PRKN変異 / TH-GFP iPS細胞 / ドーパミン神経細胞死 / RNAシーケンス / ミトコンドリアスフェロイド化 / RNAシーケンス解析 / CLEM / CRISPR/Cas9 / GFP標識 / PARK2 iPS細胞 / 超微形態学的解析
Outline of Final Research Achievements

Parkinson’s disease with PRKN mutations is characterized by the preferential degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta. However, ultrastructural changes of mitochondria specifically in dopaminergic neurons derived from iPSC have rarely been analyzed. I established tyrosine hydroxylase reporter (TH-GFP) iPSC lines from a PD patient with a PRKN mutation to perform correlative light-electron microscopy analysis and live cell imaging in GFP-expressing dopaminergic neurons. In addition, a proximity ligation assay and mitochondrial calcium imaging using TH-GFP iPSCs showed that ER-mitochondrial contact sites were significantly reduced in PRKN-mutant patient dopaminergic neurons compared to the control. This study using TH-GFP iPSC lines would contribute to further understanding of the mechanisms of dopaminergic neuron degeneration in patients with PRKN mutations.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、ドーパミン神経細胞においてGFPを発現するパーキンソン病患者iPS細胞株が得られた。これまでTH遺伝子にレポーターをノックインしたiPS細胞株は健常者についてのみ報告されており、PRKN変異患者TH-GFP iPS細胞の樹立については未だ報告がなかった。TH-GFP iPS細胞株 を用いることによりドーパミン神経細胞特異的なオルガネラの形態学的解析やライブイメージングが可能となり、パーキンソン病に至るオルガネラの形態・機能的特徴を見出す可能性があるため本研究結果は重要な成果である。

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Establishment of an in vitro model for analyzing mitochondrial ultrastructure in PRKN-mutated patient iPSC-derived dopaminergic neurons2021

    • Author(s)
      Yokota Mutsumi、Kakuta Soichiro、Shiga Takahiro、Ishikawa Kei-ichi、Okano Hideyuki、Hattori Nobutaka、Akamatsu Wado、Koike Masato
    • Journal Title

      Molecular Brain

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 58-58

    • DOI

      10.1186/s13041-021-00771-0

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] TH-GFP iPS細胞由来ドパミン神経細胞のミトコンドリアカルシウムイメージング2023

    • Author(s)
      横田睦美、吉野佑太朗、小池正人
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] TH-GFP iPS細胞由来ドパミン作動性ニューロンを用いた 神経突起内ミトコンドリア膜電位のライブイメージング解析2023

    • Author(s)
      西島暁彦、横田睦美、小池正人
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] TH-GFP iPS細胞を用いたGFP陽性ドパミン神経細胞のRNA-seq解析2022

    • Author(s)
      横田睦美、角田宗一郎、吉野佑太朗、志賀孝宏、石川景一、岡野栄之、服部信孝、赤松和土、小池正人
    • Organizer
      第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Ultrastructural analysis of GFP-labeled dopaminergic neurons derived from control and PRKN-mutated patient TH-GFP iPSC lines. (PRKN変異患者TH-GFP iPS細胞由来ドパミン神経細胞の超微形態学的解析)2021

    • Author(s)
      横田睦美、角田宗一郎、吉野佑太朗、志賀孝宏、石川景一、岡野栄之、服部信孝、赤松和土、小池正人
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会 CJK第1回国際会議
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] PRKN変異患者ドパミン神経細胞におけるミトコンドリアスフェロイド化応答の電子顕微鏡解析2021

    • Author(s)
      横田睦美、角田宗一郎、吉野佑太朗、志賀孝宏、石川景一、岡野栄之、服部信孝、赤松和土、小池正人
    • Organizer
      日本解剖学会第109回関東支部学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] PARK2 iPS細胞由来ドーパミン神経細胞における酸化ストレス下ミトコンドリア形態変化の電子顕微鏡観察2021

    • Author(s)
      横田睦美、角田宗一郎、吉野佑太朗、志賀孝宏、石川景一、岡野栄之、服部信孝、赤松和土、小池正人
    • Organizer
      第126回日本解剖学会総会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] iPS細胞由来GFP標識ドパミン神経細胞の光顕-電顕相関観察2020

    • Author(s)
      横田睦美、角田宗一郎、志賀孝宏、石川景一、服部信孝、赤松和土、小池正人
    • Organizer
      日本解剖学会第108回関東支部学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Tyrosine HydroxylaseレポーターPARK2 iPS細胞を用いた光顕-電顕相関観察2020

    • Author(s)
      横田睦美、角田宗一郎、志賀孝宏、服部信孝、赤松和土、小池正人
    • Organizer
      第125回日本解剖学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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