2021 Fiscal Year Annual Research Report
Pathological mechanism of ciliopathy in Patau syndrome using aneuploidy rescue technology
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21H02718
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
宮本 達雄 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (40452627)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅岡 洋一 山口大学, 大学院医学系研究科, 講師 (10436644)
阿久津 シルビア夏子 (AkutsuSilviaNatsuko) 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 助教 (10822299)
清木 誠 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (50226619)
松浦 伸也 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (90274133)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | Patau症候群 / 繊毛病 / 一次繊毛 / iPS細胞 / 染色体異数性可塑性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一次繊毛は細胞表面に1本の毛様に発達する構造であり、個体発生に必要な細胞外シグナルを受容するセンサーとして機能する。13トリソミー症候群（Patau症候群）は脳・心奇形に加えて、「繊毛病」を特徴づける多発性腎嚢胞、多指症、内臓逆位を合併する。患者皮膚細胞では繊毛形成が低下しており、13番染色体上の繊毛「抑制」遺伝子のコピー数増加による繊毛病発症が示唆される。しかし、Patau症候群は、メンデル遺伝病と異なり、家系情報に基づく連鎖解析が利用できないため、その繊毛病責任遺伝子は未解明である。
近年、細胞初期化によって、一定の頻度で、染色体異数性が正常核型へレスキューされる現象が相次いで報告されている。本研究では、染色体可塑性を利用したトリソミー疾患の新たな遺伝医学解析フローを確立して、Patau症候群の繊毛病発症機構の解明を研究目的としている。2021年度は、Patau症候群患者皮膚繊維芽細胞に山中因子を導入して、同一遺伝的背景をもつトリソミー13と正常核型iPS細胞を樹立して、論文発表を行った（Akustsu, Miyamoto et al., Plos One 2022）。 また、これらの細胞間の遺伝子発現をRNA seq解析で評価したところ、トリソミー13ーiPS細胞で発現亢進が認められた13番染色体上遺伝子を抽出した。このうち、部分的トリソミー13症候群で繊毛病を発症することが報告されている13q22-13q34に存在する15遺伝子について、繊毛研究のモデル系であるhTERT-RPE1細胞に導入して、繊毛抑制能力を評価した。その結果、3遺伝子が、繊毛形成を抑制する活性を示した。
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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
研究初年度に、Patau症候群患者由来iPS細胞を樹立して、トリソミーとダイソミー間での遺伝子発現解析を行い、トリソミー13で発現亢進している遺伝子の抽出を完了した。また、これらのうち、繊毛病責任遺伝子の候補分子について、gain of functionアプローチによる繊毛抑制能の評価を行い、３遺伝子の絞り込みができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度に抽出した3遺伝子について、ゼブラフィッシュ初期胚に導入して、Patau症候群で認められる多発性嚢胞腎や内臓逆位を示す遺伝子を探索する。また、ゲノム編集技術を用いて、各遺伝子の欠損細胞株を作製して、繊毛抑制能力の喪失を確認することによって、Patau症候群の繊毛病責任遺伝子の同定を行う。
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