筋ジストロフィー心筋症に対するナトリウム利尿ペプチドによる新規治療法の開発

• Project/Area Number: 23K07328
• 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: Shinshu University
• Principal Investigator: 柴 直子 信州大学, 学術研究院医学系, 助教 (00639289)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2026: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: ナトリウム利尿ペプチド / iPS細胞 / DMD / 拡張型心筋症 / iPS-CMs / 心不全

Outline of Research at the Start

DMD患者では心不全が青年期に致死的となるが、心不全の重症度に比し末梢血BNP値が低値で推移することが知られている。我々は、健常人iPS細胞由来心筋細胞ではANP/BNPを多量に産生する一方で、DMDモデルiPS細胞由来心筋細胞で産生が低下していることを見出し、ANP/BNPの産生障害が心不全増悪に寄与している可能性を考え、本研究ではiPS心筋を用いてそのメカニズムを解明するとともに、ANP/BNP欠損iPS心筋をラット心不全モデルに移植し、心機能改善効果を比較することで、心不全の病態形成におけるANP/BNPのインパクトを明らかにし、DMDを含む絵心不全に対する新たな治療法を開発する。

Outline of Annual Research Achievements

心房性/脳性ナトリウム利尿ペプチド（ANP/BNP）は主に心筋組織で分泌され生体恒常性維持に働き、心不全の重症度マーカーや治療薬として広く臨床応用されている。Duchenne型筋ジストロフィー（DMD）患者では拡張型心筋症による心不全や不整脈が青年期に致死的となるが、心不全の重症度に比し末梢血BNP値が低値で推移することが知られている。私たちは、健常人から作製したiPS細胞由来心筋細胞（WT-iPS心筋）では多量のANP/BNPが産生される一方で、DMDモデルiPS細胞由来心筋細胞（DMD-iPS心筋）ではANP/BNPの産生が障害されていることを見出し、仮説として、この産生障害が心不全増悪に寄与していると考えた。本研究では、DMD-iPS心筋を用いてANP/BNP産生障害のメカニズムを明らかにするとともに、WT-iPS心筋およびANP/BNPを欠損させたiPS心筋をラット心不全モデルに移植し、その心機能改善効果を比較することで、心不全の病態形成におけるANP/ BNPのインパクトを明らかにし、DMDをはじめとする様々な原因による心不全に対する新たな治療法を開発する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ANP、BNPそれぞれのノックアウトiPS細胞およびダブルノックアウト細胞の作成移植用心筋細胞の作成は完了し、ISHのプロトコールを確立した。また、ゲノム編集によるDMDモデルiPS細胞の作成は完了しており、研究の進捗はおおむね順調である。

Strategy for Future Research Activity

次年度は心筋梗塞モデルラットに対するANP/BNPノックアウトiPS心筋細胞の移植実験をすすめ、並行してDMDモデルiPS心筋細胞のin vitroでの解析も行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Regeneration of Nonhuman Primate Hearts With Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiac Spheroids (2024)
  • Author(s): Kobayashi H, Tohyama S, Ichimura H, Ohashi N, Chino S, Soma Y, Tani H, Tanaka Y, Yang X, Shiba N, Kadota S, Haga K, Moriwaki T, Morita-Umei Y, Umei T, Sekine O, Kishino Y, Kanazawa H, Kawagishi H, Yamada M, Naritah K, Naito T, Seto T, Kuwahara K, Shiba Y, and Fukuda K
  • Journal Title: Circulation Volume: 123 Issue: 8 Pages: 611-621
  • DOI: 10.1161/circulationaha.123.064876
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Efficacy of exon-skipping therapy for DMD cardiomyopathy with mutations in actin binding domain 1 (2023)
  • Author(s): Shiba Naoko、Yang Xiao、Sato Mitsuto、Kadota Shin、Suzuki Yota、Agata Masahiro、Nagamine Kohei、Izumi Masaki、Honda Yusuke、Koganehira Tomoya、Kobayashi Hideki、Ichimura Hajime、Chuma Shinichiro、Nakai Junichi、Tohyama Shugo、Fukuda Keiichi、Miyazaki Daigo、Nakamura Akinori、Shiba Yuji
  • Journal Title: Molecular Therapy - Nucleic Acids Volume: 34 Pages: 102060-102060
  • DOI: 10.1016/j.omtn.2023.102060
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mature human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes promote angiogenesis through alpha-B crystallin (2023)
  • Author(s): Tanaka Yuki、Kadota Shin、Zhao Jian、Kobayashi Hideki、Okano Satomi、Izumi Masaki、Honda Yusuke、Ichimura Hajime、Shiba Naoko、Uemura Takeshi、Wada Yuko、Chuma Shinichiro、Nakada Tsutomu、Tohyama Shugo、Fukuda Keiichi、Yamada Mitsuhiko、Seto Tatsuichiro、Kuwahara Koichiro、Shiba Yuji
  • Journal Title: Stem Cell Research and Therapy Volume: 14 Issue: 1 Pages: 240-240
  • DOI: 10.1186/s13287-023-03468-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ABD1領域の変異による心筋症に対するエクソンスキッピング治療の検討 (2023)
  • Author(s): 柴直子
  • Organizer: 第２３回日本再生医療学会総会