iPS細胞による革新的神経・筋共培養システムを用いた運動ニューロン疾患の病態解析

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19J40240
• Research Institution: Aichi Medical University
• Principal Investigator: 伊藤 卓治 愛知医科大学, 医学部 内科学講座(神経内科), 特別研究員(RPD) (30794151)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Keywords: 球脊髄性筋萎縮症（SBMA） / iPS細胞 / 運動ニューロン / 骨格筋 / 神経筋接合部（NMJ） / ゲノム編集 / タイムラプスイメージング / オプトジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

疾患特異的iPS細胞を用いたSBMAの神経・筋病態モデル構築のため、（a）SBMA疾患特異的iPS細胞から骨格筋への分化誘導と病態解析、（b）iPS細胞由来運動ニューロンと骨格筋を用いてSBMAの神経・筋病態の再現を行った。その結果、表現型の一部を捉えることに成功した。また、NMJ機能評価システムの構築に成功し、SBMAの神経・筋シナプス機能異常の評価に応用できると考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

iPS細胞由来運動ニューロンと骨格筋の共培養系を確立し、NMJレポーターにより神経筋接合部の形成をリアルタイムに可視化できた。また、SBMA患者及び健常者由来iPS細胞から分化誘導した運動ニューロンと骨格筋を共培養することにより、表現型の一部を捉えることに成功した。さらに、神経・筋シナプス機能評価システムを構築でき、概ね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

SBMA患者及び健常者由来iPS細胞から分化誘導した運動ニューロンと骨格筋を共培養し、病態解析を進めていく予定である。

Research Products

• [Journal Article] Unveiling synapse pathology in spinal bulbar muscular atrophy by genome-wide transcriptome analysis of purified motor neurons derived from disease specific iPSCs (2020)
  • Author(s): Onodera K, Shimojo D, Ishihara Y, Yano M, Miya F, Banno H, Kuzumaki N, Ito T, Okada R, de Araujo Herculano B, Ohyama M, Yoshida M, Tsunoda T, Katsuno M, Doyu M, Sobue G, Okano H, Okada Y
  • Journal Title: Mol Brain Volume: Feb 19 Pages: 13(1):18
  • DOI: 10.1186/s13041-020-0561-1.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modulation of oxygen tension, acidosis, and cell density is crucial for neural differentiation of human induced pluripotent stem cells (2020)
  • Author(s): Okada R, Onodera K, Ito T, Doyu M, Okano HJ, Okada Y.
  • Journal Title: Neurosci Res. Volume: Jan 31 Pages: 30043-2
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.01.015.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tandem Paired Nicking Promotes Precise Genome Editing with Scarce Interference by p53. (2020)
  • Author(s): Hyodo T, Rahman ML, Karnan S, Ito T, Toyoda A, Ota A, Wahiduzzaman M, Tsuzuki S, Okada Y, Hosokawa Y, Konishi H.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: Jan 28;30(4) Pages: 1195-1207
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.12.064.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Open-Chamber Co-Culture Microdevices for Single-Cell Analysis of Skeletal Muscle Myotubes and Motor Neurons with Neuromuscular Junctions (2019)
  • Author(s): Nao Yamaoka、Shimizu Kazunori、Yu Imaizumi、Takuji Ito、Yohei Okada、Hiroyuki Honda
  • Journal Title: BioChip Journal Volume: Jun 13 Pages: 127-132
  • DOI: 10.1007/s13206-018-3202-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PlexinA1 is crucial for the midline crossing of callosal axons during corpus callosum development in BALB/cAJ mice (2019)
  • Author(s): Hossain M, Tsuzuki T, Sakakibara K, Imaizumi F, Ikegaya A, Inagaki M, Takahashi I, Ito T, Takamatsu H, Kumanogoh A, Negishi T, Yukawa K
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 14(8) Pages: e0221440
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0221440. eCollection 2019.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ELUCIDATION OF NONCELL AUTONOMOUS NEURODEGENERATION IN SPINAL AND BULBAR MUSCULAR ATROPHY USING IPSC-DERIVED NEUROMUSCULAR MODELS (2019)
  • Author(s): ito T, Tanaka S, Shimojo D, Doyu M, Okano H, Okada Y
  • Organizer: International Society for Stem Cell Research（ISSCR）2019 Annual Meeting（Los Angeles）
  • Int'l Joint Research