2021 Fiscal Year Annual Research Report
多面的アプローチによる難治性てんかんの分子病態に基づく革新的創薬基盤研究
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20H03651
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
廣瀬 伸一 福岡大学, 医学部, 教授 (60248515)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 敦士 国際医療福祉大学, 福岡保健医療学部, 教授 (90568825)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | てんかん / iPS細胞 / 遺伝子改変動物 / ハイスループットスクリーニング / 創薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1： ヒトの主に素因性てんかんでの、遺伝子変異の解析を継続的に実施した。動物のてんかんとしてリスターフーディッドラットの責任遺伝子と目される遺伝子の補正を行ったラットの作出を行った。現在繁殖が終了して、責任遺伝子の確定を行う基盤が確立し、現在ラットの表現型を調査中である。2： 遺伝子解析で得られた情報を基に、ドラべ症候群のモデル動物となる遺伝子改変動物の数系統の作出が完了した。その動物の細胞を利用して、単一ニューロンを用いたシナプスの機能異常がその抑制性の不良であることを明らかにした。3：ドラべ症候群患者からのiPS細胞樹立と脱落乳歯由来幹細胞（SHED）の樹立を行った。樹立幹細胞は抑制性または興奮性の神経細胞に分化させて、その電気生理学的異常を明らかにしている。4：上記の情報を基に、病態のネットワークに介入できる薬剤・化合物を多角的方法を用いた分子会合シミュレーションで探索している。すでに、二種の薬剤候補化合物を得て特許申請を行った。5： 上記で選択された薬剤・化合物を中心に、幹細胞由来より分化誘導された神経細胞を用いて、実際に分子病態が改善される物を選び、抗てんかん薬のシーズとすべく、血液、脳関門透過性などの解析に入っている。6：遺伝子改変動物を用いてのシーズの有効性判定 シーズと目されるシーズを作出した遺伝子改変動物に投与して、動物のてんかん症状が改善するか観察して症状の改善や死亡率の低下を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1：動物のてんかんとしてリスターフーディッドラットの責任遺伝子と目される遺伝子の補正を行ったラットの作出に成功した。これにより、責任遺伝子の確定を行う基盤が確立し、現在ラットの表現型を調査中であること。2： 遺伝子解析で得られた情報を基に、ドラべ症候群のモデル動物となる遺伝子改変動物の数系統の作出が完了したこと。その動物の細胞を利用して、単一ニューロンを用いたシナプスの機能異常がその抑制性の不良であることを明らかにしたこと。3:ドラべ症候群患者からのiPS細胞樹立と脱落乳歯由来幹細胞（SHED）の樹立を行った。樹立幹細胞は抑制性または興奮性の神経細胞に分化させて、その電気生理学的異常を明らかにしていること。4： 上記の情報を基に、病態のネットワークに介入できる薬剤・化合物をMOE (Molecular Operating Environment) を用いた分子会合シミュレーションで探索し、二種の薬剤候補化合物を得て特許申請したこと。5： 上記で選択された薬剤・化合物を中心に、幹細胞由来より分化誘導された神経細胞を用いて、実際に分子病態が改善される物を選び、抗てんかん薬のシーズとすべく、血液、脳関門透過性などの解析に入っていること。
以上から、研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
１：ヒトと動物のてんかんを引き起こす遺伝子同定とその分子ネットワークの解明 ヒトのみならず、自然発症てんかん動物の遺伝子解析を加速・継続して、分子ネットワークの理解を深める。このためヒトてんかんに関連する遺伝子の同定、自然発症動物てんかんに関連する遺伝子の同定 及びヒト・動物てんかんに関連する分子間のネットワーク分析を行う。2：分子ネットワーク情報による遺伝子改変動物作出 遺伝子解析で得られた情報を基に、１）遺伝子編集技術によるマウス・ラット作出と２）キックイン法による遺伝子改変マウス作出を行う。3:引き続きてんかんのiPS細胞等の幹細胞と、その遺伝子改変幹細胞の樹立 患者または動物からの１）iPS細胞樹立と２）脱落乳歯由来幹細胞（SHED）の樹立を行い、樹立幹細胞は神経細胞に分化させて、その電気生理学的異常を明らかにする。4：分子ネットワークに介入する薬剤・化合物の分子会合シミュレーションでの選択 多角的な分子会合シミュレーションで探索しする。5：幹細胞由来の神経細胞を用いた、薬剤・化合物のシーズ選択 上記で選択された薬剤・化合物を中心に、幹細胞由来より分化誘導された神経細胞を用いて、実際に分子病態が改善される物を選び、抗てんかん薬のシーズとする。6：遺伝子改変動物を用いてのシーズの有効性判定シーズと目されるシーズを作出した遺伝子改変動物に投与して、動物のてんかん症状が改善するか観察して創薬に結びつける。
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