遺伝的素因を考慮した低濃度化学物質のパーキンソン病誘発リスク評価系構築
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22K17344
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 58020:Hygiene and public health-related: including laboratory approach
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
宮良 政嗣 広島大学, 医系科学研究科(薬), 助教 (60816346)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | パーキンソン病 / 環境要因 / ドパミン神経細胞 / ミトコンドリア / グルコース |
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| Outline of Research at the Start |
パーキンソン病（PD）は、ドパミン神経細胞が選択的に死滅する神経変性疾患であり、遺伝的素因と環境要因の相互作用により発症すると考えられている。我々はこれまでに、低濃度PD関連化学物質によって引き起こされる細胞死は、「軽度ミトコンドリア機能障害」および「グルコース利用障害」の両条件が成立したときにのみ、認められる現象である可能性を見出している。本研究では、両条件のうちどちらか一方につながる遺伝的素因を有する場合、もう一方を引き起こす化学物質は低濃度曝露でもPDの環境要因になり得るのではないか、という考えに基づき、遺伝的素因を考慮した低濃度化学物質のPD誘発リスク評価系を構築することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、「軽度ミトコンドリア機能障害」または「グルコース利用障害」に対する感受性を制御する遺伝子の特定に向けて、ドパミン神経細胞において特徴的な発現パターンを示す遺伝子の抽出を行った。
研究開始時は、あえて純度が低いヒトiPS細胞由来ドパミン神経細胞からドパミン神経細胞と非ドパミン神経細胞を分離・精製し、両細胞の網羅的遺伝子発現解析を行うことを計画していた。そこでまず、ヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞（ヒトiPS細胞由来ドパミン神経細胞は高価であるため）を用いてセルソーターを利用した細胞分離実験系の立ち上げに取り組んだ。細胞表面マーカーCD24およびCD44に対する抗体を用いてSH-SY5Y細胞から神経細胞様のN-typeと上皮細胞様のS-typeを分離することができたものの、実際に低純度ヒトiPS細胞由来ドパミン神経細胞からドパミン神経細胞を分離するには細胞表面マーカーの検討など、コストと時間を要することが予想された。
そこで、研究開始時の計画を一部変更し、FUJIFILM Cellular Dynamics社のヒトiPS細胞由来分化神経細胞（iCellドーパミン神経細胞および同一ドナー由来のiCellグルタミン酸作動性神経細胞）を14日間培養後、両細胞からtotal RNAを抽出し、RNAシークエンスによる網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、グルタミン酸作動性神経細胞と比較してドパミン神経細胞において高発現または低発現している遺伝子を2,000種類以上確認することができた。
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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
ヒトiPS細胞由来ドパミン神経細胞において高発現が認められた遺伝子の上位には、ドパミン神経細胞の分化や生存に重要であることが報告されている遺伝子が多く含まれていたことから、目的通りの遺伝子を抽出できたと考えられる。また、ヒト中脳由来細胞株LUHMES細胞および各種siRNA（ドパミン神経細胞において高発現が認められた上位30遺伝子）を購入済みであり、「軽度ミトコンドリア機能障害」または「グルコース利用障害」に対する感受性を制御する遺伝子の特定に向けてある程度準備が整ったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
LUHMES細胞の培養・分化条件およびsiRNAの導入条件を検討後、ノックダウンすることによって低濃度ミトコンドリア神経毒（MPP+）または低グルコース誘発細胞死を著しく増強する遺伝子を特定する。その後、特定した遺伝子のノックダウン細胞において低濃度曝露でも顕著な細胞死を引き起こす環境化学物質、すなわちPDの環境要因候補物質のスクリーニングを実施したい。
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
