ヒト大脳オルガノイドを用いたダウン症の早期アルツハイマー型認知症の治療薬開発

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K08344
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 粟屋 智就 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (20589593)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: iPS細胞 / 中枢神経細胞 / ミクログリア / ダウン症候群 / 21番染色体

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの実績報告書に記載の通り，ダウン症候群(DS)iPS細胞に生じた追加の染色体異常の影響を排除するため，新規にサブクローニングしたiPS細胞を用いて検討を進めた。DS群由来のオルガノイドは健常対照(CTR群)由来のオルガノイドに比して増殖異常が観察された。中枢神経細胞分化誘導においては，DYRK1A遺伝子，APP遺伝子の発現値は細胞の分化度や細胞種の割合により大きく変化が見られたが，培養法を検討して分化度を均霑化することにより，安定して比較検討が可能になった。ダウン症候群の中枢神経系における免疫担当細胞の関与について検討するため，令和2年度より引き続いてミクログリアの分化誘導技術の確立に注力した。

iPSC由来ミクログリアの分化誘導では血球系の同じ単球系に由来する細胞であるマクロファージとの弁別や，生体組織から分離した初代培養ミクログリアとの差異が問題視されてきた。今回我々の開発した分化誘導系は初代培養ミクログリアに極めて近い遺伝子発現パターンを示し，高品質のミクログリアを誘導出来たと考えられた。網羅的遺伝子発現解析では，CTR群とDS群とでDYRK1A遺伝子，APP遺伝子で1.3倍程度の発現上昇を認めた他，21番染色体のタンパク質をコードする157遺伝子のうち，免疫系の活性化に関連する遺伝子X, Yを含む88遺伝子に有意な発現上昇を認めた。全染色体における発現変動遺伝子数が16,215遺伝子のうちの632遺伝子に過ぎなかったことから，21番染色体の量的変化がミクログリアの遺伝子発現変動に与える重要性が示唆された。

現在，中枢神経系細胞とミクログリアの相互作用を検討するため，中枢神経細胞とミクログリアの共培養系を用いたscRNS-seqを計画中である。本研究課題で得られたデータは，scRNS-seqデータを揃えた上で論文化の予定である。