Therapeutic Application of Genome Editing for Advanced Heart Failure

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K09500
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Cardiovascular medicine
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Shuichiro Higo 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座准教授 (00604034)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 彦惣 俊吾 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (30423164) ; 高島 成二 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (90379272)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 心筋症 / ゲノム編集

Outline of Final Research Achievements

Although high-throughput sequencing can elucidate the genetic basis of hereditary cardiomyopathy, direct interventions targeting pathological mutations have not been established. Furthermore, it remains uncertain whether homology-directed repair (HDR) is effective in non-dividing cardiomyocytes. Here, we demonstrate that HDR-mediated genome editing using CRISPR/Cas9 is effective in non-dividing cardiomyocytes. Transduction of adeno-associated virus (AAV) containing sgRNA and repair template into cardiomyocytes constitutively expressing Cas9 efficiently introduced a fluorescent protein to the C-terminus of Myl2, independently of DNA synthesis. We sought to repair a pathological mutation in Tnnt2 in cardiomyocytes of cardiomyopathy model mice, and AAV-mediated HDR achieved precise genome correction at a frequency of ~12.5%. Thus, targeted genome replacement via HDR is effective in non-dividing cardiomyocytes, and represents a potential therapeutic tool for targeting cardiomyopathy.

Free Research Field

心筋症、心不全

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

拡張型心筋症は、心臓が拡大し、収縮する力が徐々に低下して心不全に至る、難治性の疾患である。ゲノム解析技術の進歩により、拡張型心筋症の発症に遺伝子変異が大きく関与することが明らかとなっている。革新的な技術であるCRISPR/Cas9ゲノム編集は、様々な疾患分野への医療応用が期待されている。今回我々は、マウス培養心筋細胞を用いて、心筋細胞においてゲノム編集を用いた正確な遺伝子編集が可能であることを証明した。更に、遺伝子変異をもった心筋症モデルマウスの培養心筋細胞において、約12.5%の効率で遺伝子変異を修復することに成功した。これらの知見は、難治性心筋症に対する治療開発につながることが期待される。