Bipolar disorder iPS cell model focused on intracellular calcium dynamics

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K16672
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 高松 岳矢 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (90801431)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 双極性障害 / iPS細胞 / 神経細胞 / 精神疾患 / モデル細胞 / 創薬 / カルシウム

Outline of Annual Research Achievements

本研究は双極性障害患者iPS細胞由来神経細胞の細胞表現型を明らかにし、将来的に創薬・病態研究につながる双極性障害モデル細胞の創出を目指した。
【最終年度に実施した研究の成果】
(1) 双極性障害・反復性うつ病多発家系由来iPS細胞のクオリティ確認と公開: 双極性障害・反復性うつ病多発家系（Takamatsuら、J Affect Disord、2022）の3世代3名の患者のiPS細胞について未分化性と三胚葉分化能を確認した。学術誌に投稿し、貴重な双極性障害家系由来iPS細胞のリソースとして公開した（Takamatsuら、Stem Cell Res、2022）。
(2)ヒトiPS細胞にjGCaMP7をノックインするプラスミドの構築：双極性障害iPS細胞由来神経細胞を長期培養しながら、自発発火頻度の継時変化や神経伝達物質への反応性を検証することを目的に、カルシウム指示蛍光蛋白質jGCaMP7をノックインしたiPS細胞の作成を行った。しかし、構築したプラスミドをゲノムDNAに挿入するところでおそらく導入効率が障害となり、恒常的発現細胞がとれず最終年度内に完成しなかった。
【研究期間全体の成果と意義、重要性】
双極性障害神経細胞にCa2+動態の異常を考え研究を開始し、培養30日目のＣa２＋イメージングで双極性障害iPS細胞由来神経細胞の自発発火頻度の亢進を認めた。計画ではさらに長期培養による自発発火頻度の継時変化やセロトニンなどの神経伝達物質への反応性を検証することを目指したが、期間内に完了しなかった。しかし、本研究の成果により双極性障害の細胞表現型に一定の知見を得た。今後も継時変化や反応性に着目することで重要な発見がある可能性がある。また本研究に用いた稀な双極性障害多発家系由来iPS細胞をリソースとして学術誌に公開した。今後、様々な機関や企業と共同で、創薬・病態研究の発展が期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Generation of four iPSC lines from a family harboring a 1p36-35 haplotype linked with bipolar disorder and recurrent depressive disorder: Three-generation patients and a healthy sibling (2022)
  • Author(s): Takamatsu Gakuya、Manome Yoko、Lee Jun-Seok、Toyama Kanako、Hayakawa Tomoko、Hara-Miyauchi Chikako、Hasegawa-Ogawa Minami、Katagiri Chiaki、Kondo Tsuyoshi、James Okano Hirotaka、Matsushita Masayuki
  • Journal Title: Stem Cell Research Volume: 64 Pages: 102915～102915
  • DOI: 10.1016/j.scr.2022.102915
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Haplotype phasing of a bipolar disorder pedigree revealed rare multiple mutations of SPOCD1 gene in the 1p36?35 susceptibility locus (2022)
  • Author(s): Takamatsu Gakuya、Yanagi Kumiko、Koganebuchi Kae、Yoshida Fuyuko、Lee Jun-Seok、Toyama Kanako、Hattori Kotaro、Katagiri Chiaki、Kondo Tsuyoshi、Kunugi Hiroshi、Kimura Ryosuke、Kaname Tadashi、Matsushita Masayuki
  • Journal Title: Journal of Affective Disorders Volume: 310 Pages: 96～105
  • DOI: 10.1016/j.jad.2022.04.150
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ゲノム解析と患者iPS細胞由来神経細胞を用いた統合失調症の病態研究 (2023)
  • Author(s): 高松岳矢, 馬目陽子, Dimitar Dimitrov, 當山奏子, 李俊錫, 松波雅俊, 柳久美子, 要匡, 高橋智幸, 近藤毅, 岡野ジェイムス洋尚, 松下正之.
  • Organizer: 第44回沖縄精神神経学会
• [Presentation] 双極性障害の原因遺伝子の探索：メンデル遺伝様家系で発見したミトコンドリア機能遺伝子の発現低下 (2023)
  • Author(s): 高松岳矢, 馬目陽子, 當山奏子, 柳久美子, ディミトロフディミタ, 李俊錫, 小金渕佳江, 長谷川実奈美, 早川朋子, 近藤毅, 高橋智幸, 要匡, 岡野ジェイムス洋尚, 木村亮介, 松下正之.
  • Organizer: 日本生理学会第100回記念大会
• [Presentation] 患者由来iPS細胞とゲノム解析による精神疾患の病態研究：沖縄県の稀な双極性障害家系に着目して. (2022)
  • Author(s): 高松岳矢, 當山奏子, 李俊錫, 柳久美子, 小金渕佳江, 早川朋子, 高橋智幸, 近藤毅, 岡野ジェイムス洋尚, 要匡, 木村亮介, 松下正之.
  • Organizer: 第191回琉球医学会例会
• [Presentation] Cellular phenotypes and causal candidate genes in iPSC-derived neurons of a bipolar disorder family (2022)
  • Author(s): 高松岳矢, 馬目陽子, 小金渕佳江, Dimitar Dimitrov, 當山奏子, 李俊錫, 柳久美子, 長谷川実奈美, 早川朋子, 近藤毅, 高橋智幸, 要匡, 岡野ジェイムス洋尚, 木村亮介, 松下正之.
  • Organizer: NEURO2022
• [Presentation] 家系からの精神疾患遺伝研究アプローチ：ある双極性障害家系で見つかったミトコンドリア遺伝子の発現低下 (2022)
  • Author(s): 高松岳矢, 馬目陽子, 柳久美子, 小金渕佳江, 當山奏子, 李俊錫, Dimitar Dimitrov, 早川朋子, 長谷川実奈美, 高橋智幸, 近藤毅, 要匡, 岡野ジェイムス洋尚, 木村亮介, 松下正之.
  • Organizer: BPCNPNPPP4学会合同年会