Pathological analysis and drug screening using iPS cells derived from Fabry disease patients

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07785
• Research Institution: Southen Tohoku Research Institute for Neuroscience
• Principal Investigator: 衞藤 義勝 一般財団法人脳神経疾患研究所, 先端医療研究センター, センター長 (50056909)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮島 任司 一般財団法人脳神経疾患研究所, 先端医療研究センター, 研究員 (50791042)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ライソゾーム病 / ファブリー病 / グロボトリアオシルセラミド (Gb3) / 神経細胞 / 血管内皮細胞

Outline of Annual Research Achievements

ファブリー病の頭痛、物忘れ、鬱などの精神神経症状は主に脳血管障害が主流と考えられているが、神経細胞へのGb3等の糖脂質の蓄積は否定できない。そこで昨年度、健常人およびファブリー病患者由来iPS細胞を神経細胞へと分化させ、ファブリー病の原因蓄積物であるGb3が神経細胞に蓄積しない事を生化学的、電顕を用いた形態研究から明らかにし、精神神経症状は血管障害によることを示し、論文にまとめ成果報告した (Miyajima T, Eto Y, et al., J Inherit Metab Dis, 2022)。現在、全国からファブリー病患者の診断の依頼を受け、ファブリー病と診断した患者の臨床症状、血清Lyso-Gb3、遺伝子解析等をまとめ診断した、全国の170名のファブリー病患者の神経障害の遺伝子変異別解析などを進めている（Miyajima T, Eto Y, et al., Manuscript in preparation, 2023）。さらに、ファブリー病神経障害の病因として血管障害のファブリー病患者の機序を明らかにするために、本研究の目的の一つである血管内皮細胞の病態解析に向けて、重症型並びに軽症型ファブリー病患者由来iPS細胞より血管内皮細胞への分化に着手し、神経血管障害との相関を検討している。また、ファブリー病患者由来皮膚線維芽細胞に対して、DDI機構の化合物スクリーニングバンクの薬剤を用いて、α―ガラクトシダーゼに対するシャペロン効果があるか否か、酵素活性測定を評価系を確立し、ファブリー病経口治療薬のスクリーニングの計画、研究を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

論文の追実験、コロナ下での試薬の納品の遅れ等もあり、保有しているファブリー病患者由来iPS細胞3種類の内、血管内皮細胞への分化誘導を更に臨床的に重症度の異なる患者細胞を用いて進めてる。今後の予定として、軽症の遅発型、重症の古典型ファブリー病患者からの血管内皮細胞への分化誘導を行い、患者細胞の実験条件を揃えて、病態解析、薬剤スクリーニング系の検討を進めながら、本研究を追行する。

Strategy for Future Research Activity

ファブリー病患者由来iPS細胞から中胚葉への分化誘導を行い、全ての株で血管内皮細胞へと分化誘導する。その後、遺伝子発現、免疫染色等で評価を行い、病態解析並びに薬剤スクリーニングの評価系を構築する。

Causes of Carryover

論文執筆に伴い、追実験が発生し、試薬を追加で購入する必要性があった。国内に在庫がなく、海外より取り寄せとなった。コロナ下という事もあり、納品の遅れが生じ計画していた実験が遂行できず、次年度使用額が生じた。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of cellular phenotypes in neurons derived from induced pluripotent stem cells of male patients with Fabry disease (2022)
  • Author(s): Miyajima Takashi、Saito Ryo、Yanagisawa Hiroko、Igarashi Miki、Wu Chen、Iwamoto Takeo、Eto Yoshikatsu
  • Journal Title: Journal of Inherited Metabolic Disease Volume: 46 Pages: 143～152
  • DOI: 10.1002/jimd.12567
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A survey on the patient journey in Fabry disease in Japan (2022)
  • Author(s): Tsurumi Mina、Ozaki Asuka、Eto Yoshikatsu
  • Journal Title: Molecular Genetics and Metabolism Reports Volume: 33 Pages: 100909～100909
  • DOI: 10.1016/j.ymgmr.2022.100909
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Water intoxication: A clue to the presence of classical Fabry disease (2022)
  • Author(s): Miyabayashi Takuya、Sato Ryo、Okubo Yukimune、Endo Wakaba、Inui Takehiko、Togashi Noriko、Yanagisawa Hiroko、Eto Yoshikatsu、Haginoya Kazuhiro
  • Journal Title: Brain and Development Volume: 44 Pages: 592～593
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2022.07.001
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 10年間のFabry病ハイリスクスクリーニング1543例の解析 (2022)
  • Author(s): 宮島 任司, Chen Wu, 鈴木 健, 五十嵐 美樹, 宗形 ミヨ, 岩本武夫, 衞藤 義勝
  • Organizer: 第63回日本先天代謝異常学会
• [Presentation] Comparative proteomics of Fabry and NPC diseases by skin fibroblasts and iPS cells derived neurons (2022)
  • Author(s): Chen Wu, Takeo Iwamoto, Miki Igarashi, Takashi Miyajima, Ken Suzuki, Miyo Munakata, Yoshikatsu Eto
  • Organizer: The 63nd Annual Meeting of the Japanese Society for Inherited Metabolic Diseases
• [Presentation] 東京都における拡大新生児スクリーニングの試験研究 (第2報) (2022)
  • Author(s): 石毛 信之, 渡辺 和宏, 長谷川 智美, 小林 正久, 加藤 環, 齋藤 加代子, 阿部 祐一, 森岡 一郎, 衞藤 義勝, 石毛 美夏, 大石 公彦
  • Organizer: 第63回日本先天代謝異常学会