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

2016 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 / 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、シナプス機能に関連する分子のうち、我々がこれまでに実際に発達障害患者で異常を明らかにしてきたNADE、14-3-3、BSNというBDNF伝達系の分子に着目して、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。BDNF伝達系はシナプス前膜機能に関連しており、mTOR inhibitorによる治療効果が期待できると考えている。本研究の初年度において、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、本年度はゲノム編集方法のひとつであるCRISPR/Casシステムを試みた。ただし、iPS細胞におけるクローン化は実際には非常に困難を極め、複数クローンのiPS細胞を得られなかった。そこで、siRNA による部分的・一過性の遺伝子ノックダウンによる方法を行った。その結果、神経分化誘導効率が低下し、spineが形成されないことが示された。この結果が真にノックダウンによるものか、実験による人為的な結果かを検証するためには、レスキュー実験によってphenotypeが改善することを証明する必要がある。そのため、次年度のレスキュー実験に向けた準備を開始した。

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細胞に対してCRISPR/Casシステムによるゲノム編集を試みた。しかし、ゲノム編集を行ったiPS細胞を複数クローン樹立することができなかったため、当初計画どおり、次にsiRNA による部分的・一過性の遺伝子ノックダウンによる方法を行った。それによる所見の検証のためはレスキュー実験が必要であり、現在その準備中である。

Strategy for Future Research Activity

現在、免疫組織染色によりシナプス形成の状態を評価している。シナプス機能の評価法として、パッチクランプによる生理学的機能評価を取り入れ、より高度な神経細胞機能も評価する予定である。

Causes of Carryover

計画していた予算に若干余剰が生じたが、誤差範囲である。

Expenditure Plan for Carryover Budget

ほぼ計画通り使用しており、計画に変更はない。

Research Products

• [Journal Article] Possible genes responsible for developmental delay observed in patients with rare 2q23q24 microdeletion syndrome: literature review and description of an additional patient (2017)
  • Author(s): Shimojima K, Okamoto N, Yamamoto T
  • Journal Title: Congenit Anom Volume: in press Pages: in press
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An Xq22.1q22.2 nullisomy in a male patient with severe neurological impairment (2017)
  • Author(s): Shirai K, Higashi Y, Shimojima K, Yamamoto T
  • Journal Title: Am J Med Genet Volume: in press Pages: in press
  • DOI: doi: 10.1002/ajmg.a.38134.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Aspartylglucosaminuria caused by a novel homozygous mutation in the AGA gene was identified by an exome-first approach in a patient from Japan (2017)
  • Author(s): 10.Yamamoto T, Shimojima K, Matsufuji M, Mashima R, Sakai E, Okuyama T.
  • Journal Title: Brain Dev Volume: 39 Pages: 422-425
  • DOI: doi: 10.1016/j.braindev.2016.12.004.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mandibulofacial dysostosis with microcephaly: A case presenting with seizures (2017)
  • Author(s): 6.Matsuo M, Yamauchi A, Ito Y, Sakauchi M, Yamamoto T, Okamoto N, Tsurusaki Y, Miyake N, Matsumoto N, Saito K.
  • Journal Title: Brain Dev Volume: 39 Pages: 177-181
  • DOI: doi: 10.1016/j.braindev.2016.08.008.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Concurrent occurrence of an inherited 16p13.11 microduplication and a de novo 19p13.3 microdeletion involving MAP2K2 in a patient with developmental delay, distinctive facial features, and lambdoid synostosis (2016)
  • Author(s): 8.Shimojima K, Ondo Y, Matsufuji M, Sano N, Tsuru H, Oyoshi T, Higa N, Tokimura H, Arita K, Yamamoto T.
  • Journal Title: Eur J Med Genet Volume: 59 Pages: 559-563
  • DOI: doi: 10.1016/j.ejmg.2016.10.006.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant