Development of curative therapy for polyglutamine disease by CAG repeat genome engineering

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K19465
• Research Institution: Aichi Medical University
• Principal Investigator: 岡田 洋平 愛知医科大学, 医学部, 准教授 (30383714)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2023-03-31
• Keywords: ゲノム編集 / 神経変性疾患 / ポリグルタミン病 / 根治的治療法

Outline of Annual Research Achievements

CRISPR/Cas9を用いて、SBMA疾患特異的iPS細胞におけるCAGリピート編集（短縮：AR50Q→AR24Q）を行った。すなわち、ゲノム二本鎖切断酵素（ヌクレアーゼ）である化膿性連鎖球菌由来SpCas9、標的の配列を認識させるガイドRNA（sgRNA）、ゲノムにノックインするARの伸長CAGリピート配列（AR24Q）を含むDonor DNAを細胞に導入して薬剤選択を行い、CAGリピートの伸長したノックイン株を樹立した（AR50Q→AR24Q）。当初予定していたG418選択のみならず、ノックイン効率を上げるために、Puromycin選択による薬剤選択を行い、クローニングを行った。どちらの場合も、薬剤カセットの除去を行い、PCRおよびシークエンス解析によるノックイン、および薬剤選択カセット除去を確認し、ゲノム編集後のiPS細胞株を取得した。また、核型解析による品質評価を行った。次に、ゲノム編集後のiPS細胞株を運動ニューロンへと分化誘導し、RT-PCRおよびウェスタンブロッティングにより正常ARの発現解析を行ったところ、ゲノム編集株においては、ARの発現量が著しく減少していることが明らかになった。そこで、樹立した株において運動ニューロンの表現型を解析するとともに、Donor DNAのデザイン等を変更した新たな手法を用いたゲノム編集の検討を進めている。

Research Products

• [Journal Article] The SYNGAP1 3'UTR variant in ALS patients causes aberrant SYNGAP1 splicing and dendritic spine loss by recruiting HNRNPK (2022)
  • Author(s): Yokoi S, Ito T, Sahashi K, Nakatochi M, Tohnai G, Nakamura R, Fujioka Y, Ishigaki S, Udagawa T, Izumi Y, Morita M, Kano O, Oda M, Sone T, Okano H, Atsuta N, Katsuno M, Okada Y*, Sobue G*
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 42 Pages: 8881-8896
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0455-22.2022
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SBMAの病態解明・治療開発研究 (2022)
  • Author(s): 岡田梨奈、岡田洋平
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 73 Pages: 480-481
• [Presentation] iPS細胞を用いたSBMAの病態解明、治療開発研究 (2022)
  • Author(s): 岡田洋平
  • Organizer: SBMAの会 2022年度医療セミナー
  • Invited
• [Presentation] iPS細胞を用いた神経疾患の病態解明と治療戦略 (2022)
  • Author(s): 岡田洋平
  • Organizer: 第62回日本定位・機能神経外科学会
  • Invited
• [Presentation] Elucidating early pathophysiology of spinal-bulbar muscular atrophy using disease-specific iPSCs (2022)
  • Author(s): 小野寺一成, 下門大祐, Bruno De Araujo Herculano1, 石原康晴, 依田真由子, 太田明伸, 矢野真人, 宮冬樹, Rashid Muhammad Irfanur, 伊藤卓治, 岡田梨奈, 角田達彦, 細川好孝, 道勇学, 祖父江元, 勝野雅央,岡野栄之,岡田洋平
  • Organizer: 第63回日本神経学会学術大会
• [Presentation] Monomerization of TDP-43 is a key determinant for inducing TDP-43 pathology in ALS (2022)
  • Author(s): 大岩康太郎, 渡邊征爾, 小野寺一成, 井口洋, 岡田洋平, 勝野雅央, 山中 宏二
  • Organizer: 第63回日本神経学会学術大会
• [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の非細胞自律的神経変性を担う分子病態の解明 (2022)
  • Author(s): 伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、小野寺一成、岡田梨奈、下門大祐、田中智史、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
  • Organizer: 第33回日本末梢神経学会学術集会
• [Presentation] Establishment of a more efficient disease model for ALS using feeder-free disease specific iPSCs (2022)
  • Author(s): Khatun Z, Onodera K, Yamaguchi S, Okada R, Ito T, Rashid MI, Inoue H, Aoki M, Okano H, Doyu M, Okada Y
  • Organizer: 第33回日本末梢神経学会学術集会
• [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の非細胞自律的神経変性を担う分子病態の解明 (2022)
  • Author(s): 伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、小野寺一成、岡田梨奈、下門大祐、田中智史、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Establishment of a more efficient disease model for ALS using feeder-free disease specific iPSCs (2022)
  • Author(s): Khatun Z, Onodera K, Yamaguchi S, Okada R, Ito T, Rashid MI, Inoue H, Aoki M, Okano H, Doyu M, Okada Y
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Bulk differentiation of iPSCs into contractible muscles for muscular disease modeling (2022)
  • Author(s): Rashid MI, Ito T, Miya F, Shimojo D, Arimoto K, Onodera K, Okada R, Nagashima T, Yamamoto K, Khatun Z, Okano H, Sakurai H, Shimizu K, Doyu M, Okada Y
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の非細胞自律的神経変性を担う分子病態の解明 (2022)
  • Author(s): 伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、小野寺一成、岡田梨奈、下門大祐、田中智史、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
  • Organizer: 第22回日本再生医療学会総会
• [Presentation] Establishment of a more efficient disease model for ALS using feeder-free disease specific iPSCs (2022)
  • Author(s): Khatun Z, Onodera K, Yamaguchi S, Okada R, Ito T, Rashid MI, Inoue H, Aoki M, Okano H, Doyu M, Okada Y
  • Organizer: 第22回日本再生医療学会総会
• [Presentation] 疾患特異的iPS細胞を用いた球脊髄性筋萎縮症（SBMA）の早期病態解明と治療開発 (2022)
  • Author(s): 小野寺一成、下門大祐、石原康晴、太田明伸、Muhammad Irfanur Rashid、伊藤卓治、岡田梨奈、細川好孝、道勇学、祖父江元、勝野雅央、岡野栄之、岡田洋平
  • Organizer: 第22回日本再生医療学会総会
• [Remarks] 愛知医科大学 神経内科 神経変性疾患・幹細胞研究室
  • URL: https://okadalab-hp.com/
• [Remarks] 愛知医科大学医学部内科学講座（神経内科）
  • URL: https://www.aichi-med-u.ac.jp/su06/su0607/su060703/02.html