The analysis of synapse pathology in motor neuron diseases using iPSCs

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07471
• Research Institution: Aichi Medical University
• Principal Investigator: 丹羽 淳一 愛知医科大学, 医学部, 教授 (50378022)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 洋平 愛知医科大学, 加齢医科学研究所, 教授 (30383714) ; 伊藤 卓治 愛知医科大学, 加齢医科学研究所, 助教 (30794151)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 疾患iPS細胞 / iPS細胞 / 運動ニューロン / 骨格筋 / 神経筋接合部（NMJ） / オプトジェネティクス / 運動ニューロン疾患

Outline of Annual Research Achievements

NMJを介した運動ニューロンと骨格筋の相互作用を機能的に解析するため、疾患モデルの開発が必要である。しかし、このようなNMJのシナプス機能を解析できるモデルは乏しい。本研究では、ヒトiPS細胞を使用した神経・筋共培養システムを構築し、その機能性を明らかにすることで、神経筋疾患の病態解析に応用することを目指している。ヒトiPS細胞から誘導した運動ニューロンと骨格筋を共培養し、NMJ形成を経時的に解析した結果、NMJを経時的に捉えることに成功した。さらに、プローブの表面処理や培養条件の検討により、骨格筋培養と神経筋共培養をより安定させる方法を開発した。また、PDMSで作製したデバイス上でiPS細胞由来筋芽細胞を三次元培養し、骨格筋マーカーの発現およびサルコメア構造を確認した。これらの手法を応用して、NMJの機能解析を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

iPS細胞由来三次元骨格筋の構築に成功したため、概ね順調に進捗していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

三次元組織の機能性を評価していく予定である。

Causes of Carryover

効率的な研究費の使用により、次年度使用額が生じた。翌年度分と合わせて、実験試薬や実験器具等の消耗品の購入等にあてる予定である。

Research Products

• [Journal Article] The SYNGAP1 3'UTR variant in ALS patients causes aberrant SYNGAP1 splicing and dendritic spine loss by recruiting HNRNPK (2022)
  • Author(s): Yokoi S, Ito T, Sahashi K, Nakatochi M, Tohnai G, Nakamura R, Fujioka Y, Ishigaki S, Udagawa T, Izumi Y, Morita M, Kano O, Oda M, Sone T, Okano H, Atsuta N, Katsuno M, Okada Y*, Sobue G*
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 42 Pages: 8881-8896
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0455-22.2022
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SBMAの病態解明・治療開発研究 (2022)
  • Author(s): 岡田梨奈、岡田洋平
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 73 Pages: 480-481
• [Presentation] iPS細胞を用いたSBMAの病態解明、治療開発研究 (2022)
  • Author(s): 岡田洋平
  • Organizer: SBMAの会 2022年度医療セミナー
  • Invited
• [Presentation] iPS細胞を用いた神経疾患の病態解明と治療戦略 (2022)
  • Author(s): 岡田洋平
  • Organizer: 第62回日本定位・機能神経外科学会
  • Invited
• [Presentation] Elucidating early pathophysiology of spinal-bulbar muscular atrophy using disease-specific iPSCs (2022)
  • Author(s): 小野寺一成, 下門大祐, Bruno De Araujo Herculano1, 石原康晴, 依田真由子, 太田明伸, 矢野真人, 宮冬樹, Rashid Muhammad Irfanur, 伊藤卓治, 岡田梨奈, 角田達彦, 細川好孝, 道勇学, 祖父江元, 勝野雅央,岡野栄之,岡田洋平
  • Organizer: 第63回日本神経学会学術大会
• [Presentation] Monomerization of TDP-43 is a key determinant for inducing TDP-43 pathology in ALS (2022)
  • Author(s): 大岩康太郎, 渡邊征爾, 小野寺一成, 井口洋, 岡田洋平, 勝野雅央, 山中 宏二
  • Organizer: 第63回日本神経学会学術大会
• [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の非細胞自律的神経変性を担う分子病態の解明 (2022)
  • Author(s): 伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、小野寺一成、岡田梨奈、下門大祐、田中智史、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
  • Organizer: 第33回日本末梢神経学会学術集会
• [Presentation] Establishment of a more efficient disease model for ALS using feeder-free disease specific iPSCs (2022)
  • Author(s): Khatun Z, Onodera K, Yamaguchi S, Okada R, Ito T, Rashid MI, Inoue H, Aoki M, Okano H, Doyu M, Okada Y
  • Organizer: 第33回日本末梢神経学会学術集会
• [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の非細胞自律的神経変性を担う分子病態の解明 (2022)
  • Author(s): 伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、小野寺一成、岡田梨奈、下門大祐、田中智史、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Establishment of a more efficient disease model for ALS using feeder-free disease specific iPSCs (2022)
  • Author(s): Khatun Z, Onodera K, Yamaguchi S, Okada R, Ito T, Rashid MI, Inoue H, Aoki M, Okano H, Doyu M, Okada Y
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Bulk differentiation of iPSCs into contractible muscles for muscular disease modeling (2022)
  • Author(s): Rashid MI, Ito T, Miya F, Shimojo D, Arimoto K, Onodera K, Okada R, Nagashima T, Yamamoto K, Khatun Z, Okano H, Sakurai H, Shimizu K, Doyu M, Okada Y
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 疾患iPS細胞由来神経・筋共培養モデルを用いた運動ニューロン疾患の非細胞自律的神経変性を担う分子病態の解明 (2022)
  • Author(s): 伊藤卓治、ラシッド ムハンマド イルファヌール、小野寺一成、岡田梨奈、下門大祐、田中智史、勝野雅央、祖父江元、道勇学、岡野栄之、岡田洋平
  • Organizer: 第22回日本再生医療学会総会
• [Presentation] Establishment of a more efficient disease model for ALS using feeder-free disease specific iPSCs (2022)
  • Author(s): Khatun Z, Onodera K, Yamaguchi S, Okada R, Ito T, Rashid MI, Inoue H, Aoki M, Okano H, Doyu M, Okada Y
  • Organizer: 第22回日本再生医療学会総会
• [Presentation] 疾患特異的iPS細胞を用いた球脊髄性筋萎縮症（SBMA）の早期病態解明と治療開発 (2022)
  • Author(s): 小野寺一成、下門大祐、石原康晴、太田明伸、Muhammad Irfanur Rashid、伊藤卓治、岡田梨奈、細川好孝、道勇学、祖父江元、勝野雅央、岡野栄之、岡田洋平
  • Organizer: 第22回日本再生医療学会総会