Discovery of novel molecular mechanism to promote human cardiomyocytes survival

Research Project

Project/Area Number	19K23950
Research Category	Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	0902:General internal medicine and related fields
Research Institution	Kyoto Prefectural University of Medicine
Principal Investigator	KITANI Tomoya 京都府立医科大学, 医学部附属病院, 専攻医 (30842257)
Project Period (FY)	2019-08-30 – 2022-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000) Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	心筋細胞 / 多能性幹細胞 / ゲノム編集 / CRISPRスクリーニング / iPS細胞 / ヒト多能性幹細胞 / 細胞死 / CRISPR/Cas9 / ヒト多能性幹細胞由来心筋細胞 / 心筋脂肪 / ヒトiPS細胞
Outline of Research at the Start	心臓病は全世界的に主要な死因の一つとなっており、新たな治療法の開発が期待されている。心臓を構成している心筋細胞の細胞死は、様々な心臓病の病態の形成に大きな影響を与えているが、心筋細胞の生存を直接増強することで心臓疾患の治療に成功したというヒトでの研究は極めて少ない。本研究ではヒト多能性幹細胞由来心筋細胞と CRISPR/Cas9システムを用いた全ゲノムスケールの遺伝子ノックアウトスクリーニングを行ない、ヒト心筋細胞の生存を促進する遺伝子群を明らかにし、治療標的となりうる分子機構の探索を行うことで、画期的な心臓病の治療薬の開発を目指す。
Outline of Final Research Achievements	We established human induced pluripotent stem cells (iPSCs) with a doxycycline-inducible Cas9 expression cassette at the AAVS1 safe harbor site. However, we found that there was a wide distribution of Cas9 expression in the cells even originated from a single cell clone. Next, we performed kinome-wide CRIPSR screen to find genes promoting cell survival under doxorubicin treatment in human cardiomyocytes derived from iPSCs. We found candidate genes to improve cardiomyocyte survival under doxorubicin treatment.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究ではヒト心筋細胞を用いることで、これまでの動物実験などでは不明であった心筋細胞の生存に重要な役割を持つ可能性のある遺伝子を明らかにすることができた。今後本研究の成果を発展することで、新たな心臓病の治療法の開発につながる可能性があると期待している。