Elucidation of fibrous dysplasia pathogenesis using disease-specific iPS cells and application to drug discovery

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K15733
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 星 和人 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (30344451)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高戸 毅 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (90171454) ; 西澤 悟 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (00646200)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 疾患特異的iPS細胞 / 線維性骨異形成症 / ゲノム編集

Outline of Annual Research Achievements

線維性骨異形成症(FD)は正常な骨が幼若な骨・線維組織によって置換される疾患で、骨の膨隆・変形や病的骨折を主症状とする。本疾患の原因としてはFDを一徴候とするMcCune-Albright症候群における遺伝子解析からGNAS1遺伝子における201番アルギニンのシステインの点変異が知られている。
FD発症の細胞生物学的機序を解明し薬剤候補加工物選定を実施するため、FDと同様の遺伝子変異を持つiPS細胞の作製を昨年度に引き続きおこなった。具体的にはヒトiPS細胞(253G1)にCRISPR/Casシステムを用いたゲノム編集を実施し、点変異(Arg201Cys)を有するGNAS1変異導入iPS細胞株の樹立を試みた。しかし得られたクローン株の遺伝子を解析するとヘテロ変異が導入されたクローンのみでホモ変異が導入されたクローン株は樹立できなかった。
そこで得られたヘテロ株を活用し、ゲノム編集操作が細胞に与える影響を除外する為にゲノム編集を試みたが変異が組み込まれなかった細胞株をコントロールとして、これらの細胞をアスコルビン酸、シクロパミン、グリセロリン酸、デキサメタゾン、SAG、Helioxanthinを添加した骨芽細胞分化培地で培養したときの細胞特性をアルカリフォスファターゼ染色、Von Kossa染色で評価している。この評価系はFD患者で亢進しているAP活性、石灰化の特性をレスキューするFD治療薬の候補となる化合物のスクリーニングに有用と考えられ、この系を利用した化合物のスクリーニングを実施している。

Research Products

• [Journal Article] Impairment of the transition from proliferative stage to prehypertrophic stage in chondrogenic differentiation of human induced pluripotent stem cells harboring the causative mutation of achondroplasia in fibroblast growth factor receptor 3 (2017)
  • Author(s): Naohiro Horie , Atsuhiko Hikita , Satoru Nishizawa , Sakura Uto , Tsuyoshi Takato , Kazuto Hoshi
  • Journal Title: Regenerative Therapy Volume: 6 Pages: 15-20
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.reth.2016.11.002
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] T2 and Apparent Diffusion Coefficient of MRI Reflect Maturation of Tissue-Engineered Auricular Cartilage Subcutaneously Transplanted in Rats. (2016)
  • Author(s): Fujihara Y, Nitta N, Misawa M, Hyodo K, Shirasaki Y, Hayashi K, Kosaka R, Homma K, Numano T, Kuribayashi S, Watanabe Y, Sato J, Ohtomo K, Takato T, Hoshi K.
  • Journal Title: Tissue Eng Part C Methods. Volume: May; 22(5) Pages: 429-438
  • DOI: 10.1089/ten.TEC.2015.0291
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Production of three-dimensional tissue-engineered cartilage through mutual fusion of chondrocyte pellets. (2016)
  • Author(s): Hoshi K, Fujihara Y, Mori Y, Asawa Y, Kanazawa S, Nishizawa S, Misawa M, Numano T, Inoue H, Sakamoto T, Watanabe M, Komura M, Takato T.
  • Journal Title: Int J Oral Maxillofac Surg. Volume: Sep; 45(9) Pages: 1177-1185
  • DOI: 10.1016/j.ijom.2016.03.002
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ゲノム編集による軟骨無形成症特異的ヒトiPS細胞の樹立及び、病態研究 (2017)
  • Author(s): 堀江尚弘、疋田温彦、西澤悟、宇都さくら、髙戸毅、星和人
  • Organizer: 第16回日本再生医療学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際会議場 仙台市 宮城
  • Year and Date: 2017-03-07 – 2017-03-09
• [Presentation] Analysis of Signals Involved in Stem Cell Property of MSC by Hematopoietic-Mesenchymal Interaction (2016)
  • Author(s): Kanazawa S, Hikita A, Takato T, Hoshi K
  • Organizer: 13th ICRS World Congress
  • Place of Presentation: Hilton Sorrento convention center, Sorrento, Italy
  • Year and Date: 2016-09-24 – 2016-09-27
  • Int'l Joint Research