2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K09499
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
牧山 武 京都大学, 医学研究科, 助教 (30528302)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 不整脈 / iPS細胞 / 遺伝子 / QT延長症候群 / カルモジュリン / 遺伝子治療 / ゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、不整脈疾患の遺伝的背景の解明を目的とし以下の疾患特異的iPS細胞研究を行った。
①カテコラミン誘発性多形性心室頻拍（CPVT）は、運動や情動などのカテコラミン刺激によって、心室頻拍・細動による突然死を引き起こす遺伝性不整脈疾患である。我々は、以前より、リアノジン受容体遺伝子異常（RyR2-I4587V）を持つCPVT患者よりiPS細胞を作成し、解析をすすめてきた。患者由来分化心筋では、電気的ペーシング下でソプロテレノール負荷後、拡張期細胞内Ca2+増加、遅延後脱分極（DAD）を有意に多く認めた。また、RyR2安定化作用を持つ新規化合物S107を投与したところ、有意にDADの発生を抑えた。本研究成果に関して本年度論文発表を行った。（Sasaki, Makiyama et al. PLoS One 2016）
②カルモジュリン遺伝子関連QT延長症候群（CALM-LQT）：カルモジュリンはユビキタスに発現するCa2+検知タンパクであり、3つの異なる遺伝子が同一のアミノ酸配列のタンパクをコードする。近年、カルモジュリン遺伝子異常によりLQTが生じることが報告され、我々は疾患iPS細胞モデルを用いた以下の研究を行った。CALM-LQT（CALM2-N98S）患者由来分化心筋ではL型Ca2+チャネルの不活性化遅延による活動電位持続時間（APD）の延長を認めた。機序としてdominant-negative効果が考えられ、遺伝子治療へつながる新たなアプローチとして最新のゲノム編集技術であるCRISPR/Cas9を利用した変異アレル特異的ノックアウトを行い、上記異常がレスキューできた。本研究結果は、2016年米国心臓病学会においてBest Abstract Awardを受賞し、論文発表した（Yamamoto, Makiyama, et al. Hum Mol Genet 2017）。
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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
遺伝性不整脈疾患における疾患特異的iPS細胞研究に関して、本年度研究成果を2報論文にて発表した。特にカルモジュリン遺伝子関連QT延長症候群のiPS細胞モデル作製・ゲノム編集技術を用いた変異アレル特異的ノックアウトによる遺伝子治療は、最先端の手法を組み合わせた新規性・独創性が高く評価され、2016年米国心臓病学会においてBest Abstract Awardを受賞した。他の疾患特異的iPSモデルに関しても、組織学的・電機生理学的手法による疾患表現型の解析を進めており概ね順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
iPS細胞を用いたヒト心臓疾患モデル研究には、iPS細胞由来心筋細胞の未熟さ、心筋の型が一様でない等の課題がある。これらの課題にもチャレンジしながら詳細な解析を目指す。また、電気生理学的解析による各イオンチャネル電流と活動電位の変化の関係に関しては、in silicoモデルを用いて両者の関連を検討していく。（現在in silico モデルは開発中）また、疾患モデルとして確立した後、薬剤スクリーニングや遺伝子治療による新規治療法の開発を目指す。
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| Causes of Carryover |
他の疾患特異的iPS細胞の作製が遅れ、繰り越す予定とした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
新たな疾患特異的iPS細胞（他のQT延長症候群、心筋症）の作製、解析に使用予定である。
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[Journal Article] Allele-specific Ablation Rescues Electrophysiological Abnormalities in a Human iPS Cell Model of Long-QT Syndrome with a CALM2 Mutation2017
Author(s)
Yamamoto Y, Makiyama T*, Harita T, Sasaki K, Wuriyanghai Y, Hayano M, Nishiuchi S, Kohjitani H, Hirose S, Chen J, Yokoi F, Ishikawa T, Ohno S, Chonabayashi K, Motomura H, Yoshida Y, Horie M, Makita N, Kimura T
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Journal Title
Hum Mol Genet
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Patient-specific Human Induced Pluripotent Stem Cell Model Assessed with Electrical PacingValidatesS107 as a Potential Therapeutic Agent for Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia2016
Author(s)
Sasaki K, Makiyama T, Yoshida Y, Wuriyanghai Y, Kamakura T, Nishiuchi S, Hayano M, Harita T, Yamamoto Y, Kohjitani H, Hirose S, Chen J, Itoh H, Kawamura M, Ohno S, Takeuchi A, Matsuoka S, Miura M, Sumitomo N, Horie M, Yamanaka S, Kimura T
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Journal Title
PLoS One
Volume: 11(10)
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] The genetics underlying acquired long QT syndrome: impact for genetic screening2016
Author(s)
Itoh H, Crotti L, Aiba T, Spazzolini C, Denjoy I, Fressart V, Hayashi K, Nakajima T, Ohno S, Makiyama T, Wu J, Hasegawa K, Mastantuono E, Dagradi F, Pedrazzini M, Yamagishi M, Berthet M, Murakami Y, Shimizu W, Guicheney P, Schwartz PJ, Horie M
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Journal Title
Eur Heart J
Volume: 37(18)
Pages: 1456-64
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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