アレキサンダー病患者由来iPS細胞を用いたアストロサイトの病的変化誘発因子の探索
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22K07878
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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 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
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| Research Institution | Osaka Medical and Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
近藤 洋一 大阪医科薬科大学, 医学部, 教授 (40284062)
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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: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | アレキサンダー病 / アストロサイト / 脱髄 / iPS細胞 / GFAP |
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| Outline of Research at the Start |
小児の神経難病，アレキサンダー病（AxD）では中枢神経系の主要なグリア細胞であるアストロサイトに異常がみられるが、それがなぜ白質（髄鞘）を傷害するのかは不明である．申請者はこれまでの研究でAxD患者由来iPS細胞を利用し，脳内にヒトグリア細胞をもつキメラマウスを作製しAxDモデルマウスとした．しかしアストロサイトの病的変化や白質傷害といった特徴の再現には至らなかった．本研究では遺伝子変異の他にも存在するかもしれないAxD発症に必要な因子を探索する．これによりAxDの病態生理を理解し，治療法開発の一助とすると共に，アストロサイトが白質の環境維持に果たす役割を明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
アレキサンダー病研究において忠実な動物モデルができないのは、ヒトのアストロサイトがマウスなどと比べてより複雑な機能をもっているためであるとの仮説のもと、アレキサンダー病患者由来iPS細胞から誘導したグリア細胞を脳内にもつキメラマウスを作製して動物モデルとすることを試みている。これまでアレキサンダー病特異的グリア細胞キメラマウスの組織学的解析を進めていたが、アレキサンダー病の病理学的特徴であるローゼンタール線維がヒトアストロサイト内に出現しなかったため、その原因を考察してきた。
まずアレキサンダー病発症にはグリア線維性酸性蛋白（GFAP）の遺伝子変異だけでは不十分で、何らかのトリガーとなるもの（例えば炎症性のシグナル）が関わって初めてアストロサイトの機能異常が生じるのではないかと考えて、脳内炎症環境の一側面としての酸化ストレスをin vitroで付加する実験を行った。H2O2を培地に添加することで正常アストロサイト内でもローゼンタール線維様の凝集物が生成するが、患者由来アストロサイトの場合、より低濃度のH2O2添加でも凝集物がみられることがわかった。さらに例数を増やすほか、他の炎症関連蛋白や低酸素負荷によるローゼンタール線維の生成を試みて結果をまとめ論文化する方針である。
in vivo実験では、中枢神経系の部位特異的（すなわち前脳背側・腹側、脊髄背側・腹側）にアストロサイトを誘導することに成功した。ただし、これら細胞をマウス脳内に移植してキメラマウスとするには、アストロサイトが分化し過ぎているために十分な移植片を形成しないという問題を生じている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
In vitroで行うアレキサンダー病患者由来培養アストロサイトを用いたRFを誘導する因子の探索については順調に進んでいる。アストロサイトへの負荷として、H2O2以外に現在、TNF-alphaを試している。他に低酸素負荷を行う準備をしている。
In vivoの実験である脳部位特異的アストロサイトを用いたアレキサンダー病特異的グリア細胞キメラマウスの改良については、マウスへの細胞移植を数回行う予定であったが、iPS細胞を脳部位特異的なアストロサイトに分化させていく段階で、細胞の増殖能および遊走能が損なわれている印象があり、移植を行っても評価に足る十分なグラフトを形成しない可能性があった。したがって現在、特に増殖能が担保されたアストロサイトの培養条件を検討しており、条件が整い次第、移植実験に移る。
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| Strategy for Future Research Activity |
In vitroでのアレキサンダー病患者由来培養アストロサイトを用いたRFを誘導については、予定通りにアストロサイトへの負荷物質の探索を行いながら進めていく。現在、TNF-alphaを使っており、今後はFGF-13や低酸素負荷も行う。
令和5年度からは上記in vitroの実験で得た知見を元に、アレキサンダー病特異的アストロサイトを持つキメラマウスに対して、酸化ストレスなどの負荷を与えてRFが誘導されるかを観察する。現在、移植細胞の増殖能が不十分との懸念を抱えており、培養条件の検討に時間がかかった場合、研究の進捗が遅れる可能性がある。
同様に、脳部位特異的アストロサイトを用いた移植実験についても、培養条件の検討に時間がかかれば、進捗が遅れる。場合によってはin vitroの発展、およびin vivoの代替としてアストロサイト・オリゴデンドロサイト・神経細胞を含む細胞凝集塊（スフェア）培養でのRF誘導実験を並行して行うことも検討する。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
