パーキンソン病患者由来ヒトｉＰＳ細胞を用いたシナプス病態の解析

• Project Area: Generation of synapse-neurocircuit pathology
• Project/Area Number: 23110516
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 岡田 洋平 慶應義塾大学, 医学部, 特任講師 (30383714)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2011: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: ヒトiPS細胞 / パーキンソン病

Outline of Annual Research Achievements

2名の家族性パーキンソン病(PARK2)患者の皮膚より樹立したヒトiPS細胞から、神経幹細胞、ニューロンへと分化誘導してその表現型解析を行った。まず、ドパミン作動性ニューロンへの分化誘導効率を検討したところ、健常者、患者由来iPS細胞で差は見られなかった。一方で、患者由来ニューロンでは、還元型グルタチオンレベルが低下し、酸化ストレスマーカーである、DCFH-DAの上昇がみられたことから、酸化ストレスが亢進していると考えらえられた。次に、PARK2の原因遺伝子であるParkinが、障害されたミトコンドリアに選択的に集積し、オートファジーに関与することが知られていることから、ミトコンドリア脱共役剤であるCCCPを添加して、ミトコンドリアの動態を解析した。その結果、健常者iPS細胞から誘導したニューロンでは、CCCP処理によりCIII core-1陽性のミトコンドリアが速やかに消失したのに対し、患者iPS細胞由来ニューロンでは、CCCPによるミトコンドリアの消失がみられなかった。さらに、電子顕微鏡解析により、ミトコンドリア形態の異常も観察されたことから、患者iPS細胞由来ニューロンでは、オートファジーによるミトコンドリア恒常性維持機構が障害されていると考えられた。
また、2名の患者iPS細胞由来ニューロンと、一人目の患者剖検脳、二人目の患者の父（同じPARK2患者）の剖検脳を用いて、Lewy小体を構成するalpha-Syncleinの解析を行ったところ、一人目の患者由来ニューロンではalpha-Syncleinの蓄積がみられ、剖検脳ではLewy小体がみられたのに対し、二人目の患者由来ニューロンおよび父親の剖検脳では、これらの所見は見られなかった。これらの結果から、iPS細胞由来ニューロンは、患者脳における病態をよく反映していると考えられた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Enhanced aggregation of androgen receptor in induced pluripotent stem cell-derived neurons from spinal and bulbar muscular atrophy. (2013)
  • Author(s): Nihei Y, Ito D, Okada Y, Akamatsu W, Yagi T, Yoshizaki T, Okano H, Suzuki N.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 288 Issue: 12 Pages: 8043-8052
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.408211
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Steps toward safe cell therapy using induced pluripotent stem cells (2013)
  • Author(s): Okano H
  • Journal Title: Circulation Research Volume: 112 Issue: 3 Pages: 523-33
  • DOI: 10.1161/circresaha.111.256149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RNA-Binding Protein Musashi1 Modulates Glioma Cell Growth through the Post-Transcriptional Regulation of Notch and PI(3) Kinase/Akt Signaling Pathways (2012)
  • Author(s): Muto J, Imai T, Ogawa D, Nishimoto Y, Okada Y, Mabuchi Y, Kawase T, Iwanami A, Mischel PS, Saya H, Yoshida K, Matsuzaki Y, Okano H
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7(3) Issue: 3 Pages: e33431-e33431
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0033431
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Establishment of induced pluripotent stem cells from centenarians for neurodegenerative disease research (2012)
  • Author(s): Yagi, T.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 7 Pages: e41572-e41572
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0041572
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondrial dysfunction associated with increased oxidative stress and -synuclein accumulation in PARK2 iPSC-derived neurons and postmortem brain tissue. (2012)
  • Author(s): Imaizumi Y
  • Journal Title: Mol Brain Volume: 5 Issue: 1 Pages: 35-35
  • DOI: 10.1186/1756-6606-5-35
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient Derivation of Multipotent Neural Stem/Progenitor Cells from Non-human Primate Embryonic Stem Cells (2012)
  • Author(s): Shimada H, Okada Y, Ibata K, Ebise H, Ota S, Tomioka I, Nomura T, Maeda T, Kohda K, Yuzaki M, Sasaki E, Nakamura M, Okano H
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7(11) Issue: 11 Pages: e49469-e49469
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0049469
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiple analyses of G-protein coupled receptor (GPCR) expression in the development of gefitinib-resistance in transforming non-small-cell lung cancer. (2012)
  • Author(s): Kuzumaki N
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7 Issue: 10 Pages: e44368-e44368
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0044368
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pre-Evaluated Safe Human iPSC-Derived Neural Stem Cells Promote Functional Recovery after Spinal Cord Injury in Common Marmoset without Tumorigenicity (2012)
  • Author(s): Kobayashi Y, Okada Y
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7 Issue: 12 Pages: e52787-e52787
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0052787
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of k-opioid receptor agonist on the growth of non-small cell lung cancer (NSCLC) cells (2012)
  • Author(s): Kuzumaki N, Suzuki A, Narita M, Hosoya T, Nagasawa A, Imai S, Yamamizu K, Morita H, Nagase H, Okada Y, Okano HJ, Yamashita JK, Okano H, Suzuki T, Narita M
  • Journal Title: Br J Cancer Volume: 106(Epub 2012 Feb 16) Issue: 6 Pages: 1148-1152
  • DOI: 10.1038/bjc.2011.574
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Steps toward safe cell therapy using induced pluripotent stem cells (2012)
  • Author(s): Okano, H., Nakamura, M., et al
  • Journal Title: Circulation Research Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gene targeting and subsequent site-specific transgenesis at theβ-actin(ACTB) locus in common marmoset embryonic stem cells (2011)
  • Author(s): Shiozawa, S., Suemizu, H.(12名・8番目)
  • Journal Title: Stem Cells Dev Volume: 20 Issue: 9 Pages: 1587-99
  • DOI: 10.1089/scd.2010.0351
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Musashi 1 cooperates in abnormal cell LINeage protein 28 (Lin28)-mediated Let-7 family microRNA biogenesis in early neural differentiation (2011)
  • Author(s): Kawahara, H., Okada, Y., et al
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 286 Issue: 18 Pages: 16121-30
  • DOI: 10.1074/jbc.m110.199166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modeling familial Alzheimer's disease with induced pluripotent stem cells (2011)
  • Author(s): Yagi T, Ito D, Okada Y, Akamatsu W, Nihei Y, Yoshizaki T, Yamanaka S, Okano H, Suzuki N
  • Journal Title: Human Molecular Genetics Volume: 20 Issue: 23 Pages: 4530-9
  • DOI: 10.1093/hmg/ddr394
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Grafted human-induced pluripotent stem-cell-derived neurospheres promotemotor functional recovery after spinal cord injury in mice (2011)
  • Author(s): Nori, S., et al
  • Journal Title: Proceedings of National Academy of Science U.S.A. Volume: 108 Issue: 40 Pages: 16825-16830
  • DOI: 10.1073/pnas.1108077108
  • Peer Reviewed
• [Presentation] iPS細胞を用いた神経再生と病態解析 (2013)
  • Author(s): 岡田洋平
  • Organizer: 第4回岐阜脳神経研究会
  • Place of Presentation: 岐阜
  • Year and Date: 2013-02-02
  • Invited
• [Presentation] 不完全にリプログラミングされたヒトiPS細胞由来神経幹細胞は分化誘導に伴うゲノム不安定化によりグリオーマ様腫瘍を形成する (2012)
  • Author(s): 岡田洋平
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-12
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来神経幹細胞の応用とその問題点 (2012)
  • Author(s): 岡田洋平
  • Organizer: 第24回日本脳循環代謝学会総会
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2012-11-09
  • Invited
• [Presentation] 多能性幹細胞・神経幹細胞を用いた神経再生と病態解析 (2012)
  • Author(s): 岡田洋平
  • Organizer: 第13回埼玉パーキンソン病治療研究会
  • Place of Presentation: 大宮
  • Year and Date: 2012-11-01
  • Invited
• [Presentation] Evaluation of human iPS cells by neural differentiation and tumorigenicity (2012)
  • Author(s): Okada Y
  • Organizer: ISSCR 10th annual Meeting
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2012-06-15
• [Presentation] 神経分化と造腫瘍性から迫るヒトiPS細胞の品質評価 (2011)
  • Author(s): 岡田洋平、宮冬樹, 他
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] Evaluation of human iPS cells by neural differentiation and tumorigenicity (2011)
  • Author(s): Okada Y, Miya F, et al
  • Organizer: IBRO World congress of Neuroscience
  • Place of Presentation: フィレンツェ(イタリア)
  • Year and Date: 2011-07-16
• [Presentation] 神経分化と造腫瘍性から迫るヒトiPS細胞の品質評価 (2011)
  • Author(s): 岡田洋平、岡野栄之
  • Organizer: 第52回日本神経学会学術大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • Year and Date: 2011-05-20
• [Remarks]
  • URL: http://www.careerpath-prj.keio.ac.jp/kanrinmaru/scholar/okada/index.html