Etiological research of developmental disorders in sexual chromosome abnormalities

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K10386
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 佐藤 浩 九州大学, 歯学研究院, 助教 (00421313)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 大樹 九州大学, 歯学研究院, 助教 (30452709) ; 増田 啓次 九州大学, 大学病院, 講師 (60392122)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: クラインフェルター症候群 / 染色体異常 / 歯髄幹細胞 / 発達障害 / 神経分化 / ミトコンドリア

Outline of Annual Research Achievements

X染色体を複数持つ男性に発症するクラインフェルター症候群は、最も頻度の高い性染色体異常で精巣萎縮などの生殖不全に加えて、発達障害（特に言語の発達遅滞）が見られる。本研究の目的はクラインフェルター症候群患者の細胞を用いて、X染色体過剰により引き起こされる神経細胞の形態や分子生物学的異常を解析し、発達障害の発症機序を解明することである。
前年度は発達障害を持つ患児より、2本のX染色体と1本のY染色体を保持するヒト脱落歯髄幹細胞(SHED)を取得し、神経への分化誘導を行ったところ、形態的に顕著な差異は見られなかった。しかし、MAP2などの神経分化マーカー遺伝子の発現は減少していたことから分化が不十分であることが示唆された。また、ミトコンドリアの膜電位が減少していること、さらに分化誘導した神経において健常児細胞と比較してクラインフェルター細胞においてミトコンドリアのタンパク質が減少していることを明らかにした。
本年度は、ミトコンドリアの量が減少していないかを調べるためにmtDNAの量を比較したが、健常児の細胞と差は見られなかったことから、ミトコンドリアタンパク質の減少はミトコンドリア数が減少したためではなく、個々のミトコンドリアのタンパク質の減少が原因であると考えられた。そこで、次にXY染色体上にコードされる遺伝子に着目して解析を行い、ミトコンドリア膜電位とタンパク質輸送に関連のある遺伝子の発現がクラインフェルター患者のSHEDにおいて上昇していることを明らかとした。現在、この遺伝子を強制的に高発現することにより、クラインフェルター細胞と同様の変化が起こるかどうかの解析を行っている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度はクラインフェルターSHEDの神経分化を行い、分化の異常とミトコンドリアの異常を明らかとし、原因の候補となる遺伝子を推定するステップに進行できた。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画に沿って研究を推進する。これまでの手法を改修することでクラインフェルターSHEDにおいて余剰なX染色体の除去を試み、修復したSHEDの作成を行う。また、今回X染色体が増えることにより発現が増加する、ミトコンドリアの機能に影響を与える遺伝子の高発現やノックアウトなどを行い、遺伝子の機能やクラインフェルターにおける発達障害への影響を調べる。さらに、ミトコンドリア活性化薬剤によりレスキューされるかどうかの解析を進める。

Causes of Carryover

旅費や分担者への分担金が発生しなかったため、次年度は研究分担者への分担金や物品購入費に使用する。