Vessel-on-a-chip models for studying molecular mechanisms of Sturge-Weber syndrome

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15909
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: Banno Kimihiko 奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (40865630)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: スタージ・ウェーバー症候群 / 血管奇形 / 脈管奇形 / オンチップ血管網 / shear stress / GNAQ / ヒトiPS細胞 / ゲノム編集

Outline of Final Research Achievements

Sturge-Weber syndrome causes intractable epilepsy and developmental delay due to vascular lesion on the brain surface in addition to port-wine stain on the face. Here, we established a perfusable vessel-on-a-chip model of the vascular lesions by combining human iPS cells and genome editing. Moreover, single cell RNA sequencing allowed us to identify the responsible genes and gene pathways that are specifically altered under perfusion conditions.

Free Research Field

小児科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スタージ・ウェーバー症候群は生涯にわたり医療介護支援が必要な指定難病である。近年、原因となる遺伝子が同定されたが、詳しい病態は明らかになっていない。今回の研究では、本症候群のモデルiPS細胞の作製を行い、脈管疾患に対する新しい研究手法としての「微小チップ上の血管網と、その灌流技術」を用いることで、病態の一端を明らかにすることができた。今後さらに本研究手法を利用・応用することで、本疾患のみならず他の脈管疾患の病態解明や治療法開発への発展が期待される。