Investigation of pathology of intractable central nervous disorders using human brain organoids

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K16606
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52020:Neurology-related
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: Eura Nobuyuki 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (30745360)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: オルガノイド / Mowat-Wilson症候群 / ZEB2 / シングルセル解析

Outline of Final Research Achievements

Mowat-Wilson syndrome (MWS), caused by ZEB2 gene deficiency, has a variety of symptoms including refractory epilepsy, microencephaly, mental retardation, renal hypoplasia, and Hirschsprung's disease. The purpose of this study is to generate a disease model using brain organoids and analyze its phenotype in order to elucidate the pathomechanism and develop a treatment for MWS. We generated ZEB2 knockout (KO) human ES cells using CRISPR/Cas9 technology and established cortical organoids (CO) and brainstem organoids (BSO). Quantitative PCR, immunohistochemistry, and single-cell RNA sequencing were performed to compare wild-type and ZEB2 knockout CO/BSO.

Free Research Field

神経発生学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の鍵となる実験技術は、ヒト脳オルガノイドとCRISPR/Cas9によるゲノム編集であ
る。2013年に初めて脳オルガノイドが樹立されて以降、その樹立手法を改良した論文は数多くあるが、脳オルガノイドを用いて中枢神経難病の発症メカニズムを詳細に解明した報告はない。特に、本研究のように、脳幹オルガノイドを用いた研究はない。脳オルガノイドを用いてZEB2欠損によるMowat-Wilson症候群（MWS）の病態を明らかにすることにより、その治療法の開発が期待できるだけではなく、大脳皮質オルガノイド、脳幹オルガノイドの疾患モデルとしての有用性が示され、他の中枢神経難病の研究に役立つと考えられる。