Study of synaptic pahtology caused by FUS in amyotrophic lateral sclerosis
| Project/Area Number |
22K07515
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52020:Neurology-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
横井 聡 名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (30815460)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井口 洋平 名古屋大学, 医学部附属病院, 助教 (80790659)
佐橋 健太郎 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (90710103)
勝野 雅央 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (50402566)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 筋萎縮性側索硬化症 / シナプス / iPS細胞 / CRISPR/Cas9 / FUS |
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| Outline of Research at the Start |
筋萎縮性側索硬化症（ALS）は根本的治療法が未だに存在しない神経難病である。若年性ALSで頻度の高い病原性RNA結合蛋白質であるFUSがどのようにALSを引き起こすかは未解明である。本研究ではFUSがシナプス異常を経てどのように神経細胞死を引き起こし、ALSが発症するかを明らかにする。FUS変異患者サンプルと、ゲノム編集による遺伝子変異を正常化したサンプルからiPS細胞を樹立し、運動ニューロンに分化させ、FUS変異が引き起こすシナプス異常を同定する。さらに細胞死が生じる実験系を確立し、細胞死が生じる前からシナプス異常を是正することでALSの発症を抑制することができるか、治療薬探索を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、申請者が発見したシナプス形成に関わるFUS-SynGAP mRNA安定化機構を起点に、確立したiPS細胞由来運動ニューロンやASOの実験系を用い、前回までの研究で明らかにならなかったFUSのSynGAPを含めたシナプス機能に関わるRNAの代謝異常機構を明らかにする。また、研究成果を直接患者に応用でき、かつ正確な対照群の設定のために、ゲノム編集で正常化した複数の患者サンプルとの対比により、FUS変異患者全体に共通した病態を解明する。今年度はFUS変異を有する患者リンパ球に対して、CRISPR/Cas9を用いて遺伝子編集を行った。その結果、効率的に正常化する方法を同定し、効率を簡便に把握できるalleic discriminationの方法も確立した。このシステムを用いると、ヘテロ変異から野生型への遺伝子編集はおおよそ５０％程度の確率で実施することができた、また、遺伝子編集時に蛍光色素のついたガイドRNAを用いることで、編集に必要なガイドRNAが導入できている細胞を簡便に同定することができ、蛍光強度が強い細胞がより編集効率が高くなることも発見した。この細胞をフローサイトメトリーにより蛍光強度の強い細胞を１細胞ずつ取り出し、培養することで正常化編集した単クローン株の取得に成功した。この株を用い、iPS細胞樹立を行い、患者株、正常編集株を得ることができた。このiPS細胞を用いて運動神経に分化させ機能解析を行う状態まで作成することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度の予定であった、FUS変異株の正常編集化、およびiPS細胞の樹立を完遂したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は今年度作成したiPS細胞由来運動神経を用いて、ALSの病態を引き起こす詳細なRNA制御機構を見出し、治療薬開発につながる標的を探索する。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
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[Journal Article] The SYNGAP1 3'UTR variant in ALS patients causes aberrant SYNGAP1 splicing and dendritic spine loss by recruiting HNRNPK2022
Author(s)
Yokoi S, Ito T, Sahashi K, Nakatochi M, Tohnai G, Nakamura R, Fujioka Y, Ishigaki S, Udagawa T, Izumi Y, Morita M, Kano O, Oda M, Sone T, Okano H, Atsuta N, Katsuno M, Okada Y*, Sobue G*
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Journal Title
Journal of Neuroscience
Volume: 42
Issue: 47
Pages: 8881-8896
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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