Study on the role of cardiac Na channel complexes in infantile onset congenital long QT syndrome.

Research Project

Project/Area Number	20K08170
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
Research Institution	Tokyo Women's Medical University
Principal Investigator	Takeuchi Daiji 東京女子医科大学, 医学部, 准講師 (40328456)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	羽山恵美子東京女子医科大学, 医学部, 非常勤講師 (00349698) 古谷喜幸東京女子医科大学, 医学部, 非常勤講師 (10424673) 中西敏雄東京女子医科大学, 医学部, 研究生 (90120013)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	SCN5A / 早期発症 / long QT syndrome / 疾患iPS細胞 / 早期発症LQTS / 心筋細胞 / Naチャネル / 先天性QT延長症候群
Outline of Research at the Start	胎児・新生児、乳児期早期に発症する重症な先天性QT延長症候群（早期発症LQTS）の原因遺伝子の一つである心ナトリウム（Na）チャネルは複合体を形成して電気的機能を発揮する。早期発症LQTSに関与する変異Naチャネルは、複合体構成タンパク質と相互作用が不安定になる（構造的リスク）可能性がある。また、胎児・新生児期に高発現するNaチャネルβサブユニットによるNa電流の増強（発達時期リスク）により重篤な早期発症LQTSが発症する可能性がある。本研究では変異Naチャネルと複合体構成タンパク質及び時期特異的βサブユニットによるNa電流への影響について生化学・生理学的に研究する。
Outline of Final Research Achievements	To investigate the interaction of Nav1.5 mutations, involved in early onset long QT syndrome 3, with channel complex proteins (α1 syntrophin and caveolin 3), we generated wild-type and 17 mutant Nav1.5 stable cell lines. Using an automated patch-clamp system, persistent Na current was measured in 12 Nav1.5 mutant cell lines. Protein interaction between Nav1.5 (wild and 5 mutants) and α1 syntrophhin or caveolin 3 was confirmed respectively. Field potential duration was significantly prolonged in Nav1.5 R1623Q mutation-harboring iPS Cell-cardiomyocytes (iPSC-CMs). Mexiletine, a Na channel blocker, preferentially suppressed QT prolongation in R1623Q iPSC-CMs.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究の成果は、1) 早期発症LQTS関連Nav1.5変異の電気生理学データを、安定発現細胞とオートパッチクランプシステムにより多数得たこと、2) チャネル作用タンパク質との相互作用の初期結果を得たこと、3) LQT3患者iPS細胞を分化した心筋細胞をマルチ電極アレイシステムにより機能解析し、QT延長や薬理的反応を測定できたことである。相互作用タンパク質によるチャネル制御は新しい視点であり、将来的に新規治療薬開発の可能性がある。小児循環器専門医が臨床症状と電気生理データを照合するシステムを構築できれば、本研究は、基礎研究から臨床現場への橋渡し研究としても有用と考える。