統合失調症の神経発達障害に関わるmiRNAの分子基盤の解明

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K09849
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 豊島 学 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (90582750)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 武男 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (30249958)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: miRNA / DGCR8 / 統合失調症 / 22q11.2欠失 / iPS細胞 / 神経発達

Outline of Annual Research Achievements

神経系においてmiRNA は、神経発達やシナプス機能に重要な役目を果たしている。このmiRNA の生成に関与するDGCR8 遺伝子の発現低下は、マウスにおいては統合失調症のモデルの1 つとされている。また、ヒトにおいてはDGCR8 遺伝子を含む領域（22番染色体長腕の11.2領域）の欠失によって、統合失調症の発症リスクの増大が起こることが知られている。上記の背景から我々は、「miRNA の生成経路の異常による特定のmiRNA の発現低下が、神経系細胞の分化・発達に影響を及ぼし、統合失調症の発症リスクを増大させる一因」と考えた。この仮説を検討するため、本研究では、22q11.2領域の欠失を持った統合失調症患者由来のiPS細胞や、DGCR8 遺伝子を改変したiPS 細胞を用いて神経幹細胞や各種神経細胞への分化誘導を行い、miRNAの発現変化、神経分化や神経発達の異常を解析することで、miRNAの発現低下がヒトの神経系細胞の分化・発達にどのような影響を及ぼすのか明らかにすることを目的としている。本年度の研究では、22q11.2欠失を持つ統合失調症患者由来のiPS細胞と健常者由来のiPS細胞を用いて神経幹細胞、神経細胞への分化誘導を行い、miRNAの発現解析と神経幹細胞分化と神経突起伸長に注目した解析を行った。その結果、疾患患者由来の神経幹細胞では、細胞増殖能が低下し、分化した神経細胞では、神経突起伸長の低下が見られた。また、これらの異常はmiR-17 familyのmiRNAの発現低下が関わっていることが示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

22q11.2欠失を持つ統合失調症患者由来のiPS細胞を用いた解析で、神経分化、神経発達に関わるmiRNA候補としてmiR-17 familyを同定することが出来た。一方、ゲノム編集によってDGCR8 遺伝子を改変したiPS 細胞の作製を進めていたが、TALENによるゲノム編集では、目的のiPS細胞を作製することが出来なかった。

Strategy for Future Research Activity

遺伝子改変iPS 細胞を作製するためのゲノム編集方法をTALENからCRISPR/Cas9に変更し、迅速にDGCR8 遺伝子を改変したiPS 細胞を作製する。作製したiPS細胞から神経幹細胞、神経細胞を作製し解析に用いる。

Causes of Carryover

次年度に消耗品を購入したい為

Expenditure Plan for Carryover Budget

細胞培養を行う為に、培地を購入する

Research Products

• [Journal Article] Functional neurons generated from T cell-derived iPSCs for neurological disease modeling (2016)
  • Author(s): Matsumoto T, Fujimori K, Andoh-Noda T, Ando T, Kuzumaki N, Toyoshima M, Tada H, Imaizumi K, Ishikawa M, Yamaguchi R, Isoda M, Zhou Z, Sato S, Kobayashi T, Ohtaka M, Nishimura K, Kurosawa H, Yoshikawa T, Takahashi T, Nakanishi M, Ohyama M, Hattori N, Akamatsu W, Okano H
  • Journal Title: Stem Cell Reports Volume: 6 Pages: 422-435
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2016.01.010.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Investigation of the fatty acid transporter-encoding genes SLC27A3 and SLC27A4 in autism. (2015)
  • Author(s): Maekawa M, Iwayama Y, Ohnishi T, Toyoshima M, Shimamoto C, Hisano Y, Toyota T, Balan S, Matsuzaki H, Iwata Y, Takagai S, Yamada K, Ota M, Fukuchi S, Okada Y, Akamatsu W, Tsujii M, Kojima, Owada Y, Okano H, Mori N, Yoshikawa T
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Pages: 16239
  • DOI: 10.1038/srep16239.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Utility of scalp hair follicles as a novel source of biomarker genes for psychiatric illnesses. (2015)
  • Author(s): Maekawa M, Yamada K, Toyoshima M, Ohnishi T, Iwayama Y, Shimamoto C, Toyota T, Nozaki Y, Balan S, Matsuzaki H, Iwata Y, Suzuki K, Miyashita M, Kikuchi M, Kato M, Okada Y, Akamatsu W, Mori N, Owada Y, Itokawa M, Okano H, Yoshikawa T
  • Journal Title: Biol Psychiatry Volume: 78 Pages: 116-125
  • DOI: 10.1016/j.biopsych.2014.07.025.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sequencing and expression analyses of the synaptic lipid raft adapter gene PAG1 in schizophrenia. (2015)
  • Author(s): Balan S, Iwayama Y, Yamada K, Toyota T, Ohnishi T, Toyoshima M, Shimamoto C, Ide M, Iwata Y, Suzuki K, Kikuchi M, Hashimoto T, Kanahara N, Yoshikawa T, Maekawa M
  • Journal Title: J Neural Transmission Volume: 122 Pages: 477-485
  • DOI: 10.1007/s00702-014-1269-0.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 22q11.2 欠失を伴った統合失調症患者由来神経幹細胞における分子病態解析 (2016)
  • Author(s): 豊島学, 赤松和土, 岡田洋平, 大西哲生, Shabeesh Balan, 田中元雅, 岡野栄之, 吉川武男
  • Organizer: 第11回日本統合失調症学会
  • Place of Presentation: ベイシア文化ホール（群馬）
  • Year and Date: 2016-03-25 – 2016-03-26