シナプス機能不全による発達障害の病態解明と治療戦略の検討

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K09631
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 山本 俊至 東京女子医科大学, 医学部, 准教授 (20252851)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ヒトiPS細胞 / シナプス機能 / 発達障害 / ゲノム編集 / 遺伝子ノックダウン

Outline of Annual Research Achievements

発達障害患者を対象としたゲノム解析研究により、多様なゲノム異常が疾患の発症に関わっていることが明らかになってきた。その多くはシナプス機能に関連しており、シナプスの機能不全が発達障害の本質であると考えられるようになってきた。ただ、ゲノム情報からシナプス病態がシミュレーションされていることがほとんどであり、細胞レベルでの分子病態の実態はまだほとんどわかっていない。本研究では、これまでの解析で明らかになったシナプス関連分子に着目して、ヒトiPS細胞から分化誘導した神経細胞レベルでの病態解析を行い、分子伝達機能やその病態を明らかにすることが目的である。本年度においては、正常ヒトiPS細胞に対するゲノム編集方法について検討した。ゲノム編集方法のひとつであるCRISPR/Casシステムはすでに当研究室で検討されている。この目的のため、中枢神経発達障害患者で変異報告のある遺伝子をターゲットとしたガイドRNAの設計などを行った。現在複数株においてゲノム編集を行っており、十分量の細胞数まで増殖したものからゲノム編集の成否を確認している。確認終了次第、①分子間相互作用の検討、②網羅的な遺伝子発現解析、③遺伝子ノックダウンによる神経細胞の表現型の検討を行うが、神経細胞への分化誘導には時間を要するため、まずは未分化状態における遺伝子発現について検討を行う計画である。目的どおりのゲノム編集が得られていないものに関しては、ガイドRNAの設計も含め再度検討する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度においては、正常ヒトiPS細胞に対するゲノム編集方法について検討した。ゲノム編集方法のひとつであるCRISPR/Casシステムはすでに当研究室で検討されているため、同じ方法で検討した。CRISPR/Casシステムで使用するガイドRNAに関しては、中枢神経発達障害患者で変異報告のある遺伝子をターゲットとしたガイドRNAの設計などを行った。現在複数株においてゲノム編集を行っており、十分量の細胞数まで増殖したものからゲノム編集の成否を確認している。一部の細胞については目的通りの遺伝子ノックダウンが得られ、遺伝子発現が低下していた。目的どおりのゲノム編集が得られていないものに関しては、ガイドRNAの設計も含め再度検討する。

Strategy for Future Research Activity

目的どおりのゲノム編集が確認された細胞を用いて、①分子間相互作用の検討、②網羅的な遺伝子発現解析、③遺伝子ノックダウンによる神経細胞の表現型の検討を行うが、神経細胞への分化誘導には時間を要するため、まずは未分化状態における遺伝子発現について検討を行う計画である。

Causes of Carryover

従前より用いていたゲノム編集システムをそのまま利用することができたため、当初予算を節約することができた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

繰越した予算によって新たなガイドRNAの設計の費用に用いる。

Research Products

• [Journal Article] A novel TUBB3 mutation in a sporadic patient with asymmetric cortical dysplasia (2015)
  • Author(s): Shimojima K, Okamoto N, Yamamoto T.
  • Journal Title: Am J Med Genet A Volume: 170A Pages: 1076-1079
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.37545
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Loss-of-function mutations of STXBP1 in patients with epileptic encephalopathy. (2015)
  • Author(s): Yamamoto T, Shimojima K, Yano T, Ueda Y, Takayama R, Ikeda H, Imai K.
  • Journal Title: Brain Dev Volume: 38 Pages: 280-284
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2015.09.004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel PLA2G6 mutations associated with an exonic deletion due to non-allelic homologous recombination in a patient with infantile neuroaxonal dystrophy. (2015)
  • Author(s): Yamamoto T, Shimojima K, Shibata T, Akiyama M, Oka M, Akiyama T, Yoshinaga H, Kobayashi K.
  • Journal Title: Human Genome Variation Volume: 2 Pages: 15048
  • DOI: 10.1038/hgv.2015.48
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Characteristics of patients with benign partial epilepsy in infancy without PRRT2 mutations. (2015)
  • Author(s): Sangu N, Shimojima K, Okumura A, Ando T, Yamamoto T.
  • Journal Title: Epilepsy Res Volume: 118 Pages: 10-13
  • DOI: 10.1016/j.eplepsyres.2015.09.010
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Recurrent occurrences of CDKL5 mutations in patients with epileptic encephalopathy. (2015)
  • Author(s): Yamamoto T, Shimojima K, Kimura N, Mogami Y, Usui D, Takayama R, Ikeda H, Imai K.
  • Journal Title: Human Genome Variation Volume: 2 Pages: 15042
  • DOI: 10.1038/hgv.2015.42
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Genetic basis of benign infantile epilepsy. (2015)
  • Author(s): Yamamoto T
  • Organizer: International Symposium on Benign Infantile Seizures (ISBIS), The 17th Annual Meeting of Infantile Seizure Society
  • Place of Presentation: National Center of Sciences Building (Tokyo, Japan)
  • Year and Date: 2015-09-25
  • Int'l Joint Research / Invited