2019 Fiscal Year Research-status Report
創薬研究を見据えた脳オルガノイド誘導法によるDravet症候群病態モデルの作製
| Project/Area Number |
18K15735
|
|---|
| Research Institution | Fukuoka University |
|---|
Principal Investigator |
田中 泰圭 福岡大学, てんかん分子病態研究所, ポスト・ドクター (50714466)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | Dravet症候群 / てんかん / SCN1A / Nav1.1 / iPS細胞 / 脳オルガノイド / 疾患モデル / GABA作動性神経細胞 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
Dravet症候群（DS）は、原因となる遺伝子異常が明確となった数少ない乳児期発症難治性てんかんの一つであり、発作重積等により約2割の患者が若年死亡する。DS患者では、主にSCN1A遺伝子の異常が同定され、遺伝子の変異同定による遺伝子診断は可能だが、詳細な分子病態は未だ不明な点が多く、効果的な治療法が未確立である。
DSモデルマウスを用いた研究より、発達期の前脳GABA性介在性神経細胞におけるNav1.1のハプロ不全が報告された。これにより中枢神経におけるGABA作動性神経細胞を含む神経ネットワークに異常が生じ、脳の抑制性の機能不全により神経細胞の過剰興奮が誘起され、重篤なてんかん発作を発病すると考えられている。しかしながら、モデル動物とヒト脳における神経細胞基盤の違いは周知の通りであり、必ずしも患者の複雑な表現系が推定される病態を反映しているとは言い難い。しかしながら、DSの病態・治療研究には患者の脳組織を利用することはできず、患者由来神経細胞を用いたヒト脳神経のex vivo疾患モデルが必要不可欠である。
そこで本研究は、DS患者由来iPS細胞より、病態への関与が想定される終脳領域の脳オルガノイドを作製する。DS患者由来終脳オルガノイドおよび次世代微小電極マイクロアレイ機（マエストロ）を用いて ① 終脳オルガノイドDS病態モデルの作成 ② 細胞分子レベルでの病態形成機構の解明 ③ 薬剤スクリーニングへの応用 を目指す。ヒト終脳オルガノイドの神経組織を用いて疾患関連表現型の妥当性を深めることで、真のてんかんの病態に基づく病態関連変化を示す神経細胞を同定する。認可医薬品の薬剤スクリーニングへの応用が可能な病態モデルを作成することで、革新的な治療法や予防法の開発につなげることを目指し、創薬基盤研究の発展に寄与する。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
健常者由来iPS細胞（健常コントロール）、DS患者由来iPS細胞（DS病態モデル）及び患者由来人工健常iPS細胞（SCN1A遺伝子異常を修復したDS病態モデルとisogenicな健常コントロール）の３ラインのiPS細胞を用いて、MGE領域の脳オルガノイドの作製に成功した。また、作製した脳オルガノイドにおける遺伝子発現パターン解析より、MGE領域に属する神経幹細胞の発現を確認した。作製したMGE領域の脳オルガノイドの長期培養により、ニューロンおよびアストロサイトの発現が確認できた。加えて、これらの脳オルガノイドには、ドラベ症候群の病態解析に重要な抑制性神経細胞群が発現していることも分かった。また、フローティング培養法を用いた脳オルガノイド誘導法を用いることで、これまでよりも効率的な脳オルガノイドの作製を可能にした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
作製した脳オルガノイドを用いて、抑制性神経細胞を対象に細胞レベルでの病態への関与を解析するために、免疫染色によりNaV1.1の発現パターンおよび細胞内局在を解析する。さらに、SCN1Aを始め、種々の目的遺伝子発現をRNA-seq解析により網羅的に評価する予定である。電流固定法による活動電位発生の測定と評価、電位固定法によるNa+電流、自発発火、シナプス電流等の測定についても検討する。
|
| Causes of Carryover |
（理由）
作製した脳オルガノイドの目的遺伝子発現をRNA-seq解析により網羅的に評価する予定である。RNA-seq解析の外注費として前年度の研究費を今年度に繰り越した。
（使用計画）
作製した脳オルガノイドを用いたRNA-seq解析の外注費として使用する。RNA-seq解析の受託解析には株式会社セルイノベータを検討中である。
|
