2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development and application of human neuromuscular junctions
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16H05352
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
斎藤 潤 京都大学, iPS細胞研究所, 准教授 (90535486)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 路子 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70754571)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 神経筋接合部 / ヒト多能性幹細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経筋接合部(Neuromuscular junction:NMJ) は運動神経終末と筋肉の接合部であり、シナプスが形成されている。NMJでは神経終末からアセチルコリンが放出され、筋収縮が引き起こされる。NMJ構成分子の異常は様々な疾患を引き起こすが、ヒトにおける解析手法はin vivoの電気生理学的解析や病理学的解析に限られている。ヒトNMJ(hNMJ)の細胞生物学的な機能解析のためには、in vitroでNMJを構築させる系が必要である。申請者らは、ヒト多能性幹細胞を運動ニューロンへ分化誘導した後に、マウス筋細胞株と共培養することにより、in vitroでNMJを形成させることに成功した。しかし、ヒトNMJ疾患の病院には、神経側・神経側それぞれの要因があり、病態生理が不明のものや、孤発例で原因そのものが不明のものもある。これらの疾患の詳細な病態解析のためには、ヒト-マウスのハイブリッド系でなく、ヒト運動ニューロンとヒト骨格筋細胞からhNMJを構築する必要がある。そこで、本提案では、ヒト多能性幹細胞より機能的なhNMJを構築し、これを疾患解析・創薬へ応用することを目的とする。
平成29年度は、前年度までの成果を生かし、hNMJの機能評価を行う系を確立した。神経特異的プロモーター下に光感受性チャネルを発現させることにより神経細胞のみを刺激すると、神経細胞の興奮に応じて筋肉細胞の細胞内カルシウム濃度の上昇と筋収縮が観察された。また、前年度までに作成した脊髄性筋萎縮症のモデルとなるSMN遺伝子のノックダウンiPS細胞から誘導したhNMJの形態機能評価を行った。結果、SMNノックダウンiPS細胞からのhMNJ形成能は著しく低下しており、さらに神経細胞依存性の筋収縮能も低下していた。以上より、このhNMJの系は疾患モデルとして有用であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画に沿ってhNMJの評価系が構築されており、脊髄性筋萎縮症のモデリングにも成功した。
論文化が少し遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
おおむね順調に進んでいるため、研究計画を継続する。
①ヒト多能性幹細胞の機能的なhNMJ構築と評価：前年度の計画を継続する。現在は骨格筋細胞と神経細胞が同一のiPS細胞クローンに由来するため、異なるクローンからNMJを作製する系の構築も検討する。安定した構築系が構築されれば、培養期間とNMJの成熟との関係を、形態・機能から明らかにする。In vitroにおいてhMNJを構成する細胞成分（例えば神経細胞の比率）を明らかにする。
②hNMJを用いた疾患モデリングと病態解析：前年に引き続いて解析を行う。先天性筋無力症候群の関連遺伝子のノックアウト細胞の構築を進めており、平成30年度中に作成が完了する予定であるため、引き続いて疾患モデルの構築を進める。
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