| Project/Area Number |
23K24296
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| Project/Area Number (Other) |
22H03035 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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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 | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
竹内 純 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (10451999)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小柴 和子 東洋大学, 生命科学部, 教授 (30467005)
井原 健介 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教 (50770210)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
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| Keywords | 心臓発生 / 心疾患 / Holt-Oram症候群 / lncRNA / bioinformatics analysis / 先天性疾患 / 非コードRNA / 転写制御 / TBX5 / 非コード領域 / 先天性心疾患 / エピゲノム / 非コードゲノム領域 |
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| Outline of Research at the Start |
２つのlncRNA(Gm5563：心臓、Gm42017：上肢)の遺伝子破壊モデルを用いて以下の３つの研究を遂行する。
１：心臓形成（組織学解析）、心機能（電気生理学解析）に焦点を当てた、lncRNA(Gm5563/Gm35369)の生体機能の理解
２：分子生物学・生化学解析によるGm5563/Gm35369の相互作用因子の同定と転写調節制御機構の理解
３：細胞モデル（変異ヒトiPS由来心筋）を用いた疾患iPS由来心筋の性質理解とヒト先天性心疾患発症および重症化の理解
本研究は3年間でlncRNAの調節機構を明確化し、先天性遺伝子疾患研究に新たな概念を提唱する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、先行研究・萌芽的研究成果から見出された、ヒト先天性心疾患責任遺伝子の一つTBX5遺伝子座において逆方向に転写される２つのlncRNA (Gm5563（心臓特異的）/Gm42017（上肢特異的））に焦点を当てて、マウスモデルとヒトiPS細胞由来分化心筋を用いてヒト先天性疾患重症化のメカニズムの理解を目指す。2022年度に遂行した研究結果を下記に記す。
1；Tbx5;Gm5563多重遺伝子破壊マウスの形態解析：CoMBI/EFICを用いた3D空間解析により内部構造の詳細なデータを得ることができた。心室肉柱と房室中隔構造の消失、心房構造の縮小または消失、第一第二咽頭弓の融合または消失、が見受けられた。Tbx5単独のKOでは見受けられないこと、かつ、HOS患者ではレアなケースではあるが前述のような形態異常は報告されていることから、TBX5と遺伝的相互作用する機能性エピゲノム因子であると考えられる。
2；Tbx5; Gm42017多重遺伝子破壊マウスの形態解析：iGONAD法を用いて多重遺伝子破壊マウスの作成に成功している。心臓形態異常はTbx5単一遺伝子破壊マウスとほぼ同程度であったのに対して、Tbx5+/-;Gm5563+/-マウス胚心臓ではTbx5+/-マウスと同程度の表現型であったのに対し、上肢においてはTbx5単一遺伝子破壊マウスと同程度の発生異常が見受けられた。このことから二つの非コードRNAによって、Tbx5は特異性を獲得していると考えられる。
3；非コードRNAと相互作用する因子の同定:心臓転写因子Tbx5と特異的に相互作用することがわかった。
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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
本年度は３つのプロジェクトの進展が見られた。各々での遺伝子破壊(KO)マウスでの形態異常のデータ獲得が得られ、それぞれのKO マウスの表現型から機能性の相違が考察された。2023年度中までに解析終了予定であったことから前倒しで研究計画に臨むことが可能となった。すでに、トランスクリプトーム解析、エピゲノム解析を開始しており、2023年度内において分子メカニズムに焦点を当てた研究を遂行する。また、シングルセル解析結果の研究は現在投稿中である。これらのことから、総合的観点からも研究は順調に進んでいると考えられる。コロナの影響がまだ解消しておらず、海外学会にて発表し共同研究先との研究議論の機会が得られなかったことが唯一残念であったが次年度では交流を深められるように計画する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本申請研究計画は３つの研究計画を予定している。
研究計画１：非コードRNAにより制御される下流遺伝子の理解：WT/KO胚間でのRNAseqを用いたトランスクリプトーム解析と組織学解析の充実を図る。
研究計画２：非コードRNAの特異的機能の理解：biotin-Gm5563およびbiotin-Gm42917を強制発現させ心臓組織由来抽出産物から各々特異的に共役する因子群の同定を目指す。
研究計画３：Gm5563およびGm42017変異ヒトiPS細胞を用いた分化指向性の理解：変異iPS細胞の作成し心機能の生理学解析を行う。本研究は研究計画１の補填的な位置付けとして計画している。
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