Development of gene-based therapeutic approach for Down syndrome using novel genome editing technology

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K19448
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 北畠 康司 大阪大学, 医学部附属病院, 准教授 (80506494)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: ダウン症候群 / ゲノム編集 / 遺伝子治療

Outline of Annual Research Achievements

ダウン症候群では、21番染色体トリソミーにより重篤な知的障害と認知障害が起こる。我々はダウン症候群のアストロサイトではNLRP3インフラマソームの活性が亢進し、神経細胞に強い変性細胞死をもたらし、かつその原因遺伝子がDYRK1Aであることを明らかにした。本研究ではそのコピー数を正確に修正するために、新規のゲノム編集技術CRISPR-Cas3に注目し、アレル特異的SNPを用いてDYRK1Aのアレル選択的コピー数修正を行うことを目指している。
昨年度は、あるダウン症児の臍帯血に由来するiPS細胞のゲノム配列を精査し、DYRK1Aの3つのアレルのうち1つだけに存在するSNPを見出すことに成功した。そこで今年度はこの領域を含んだguide RNAを作成し、iPS細胞においてCRISPR-Cas3を作用させてみたところ、DYRK1Aのゲノム量を減少させることに成功した。さらにiPS細胞から分化誘導したアストロサイトにおいてCRISPR-Cas3を投与した。エクソン3，4においてゲノム量の減少を確認することができ、かつ反対方向のエクソン5では減少が見られなかった。このアストロサイトではDYRK1Aの発現量の低下を確認した。重要なことは、SNPをもたないguide RNAではゲノム量の低下より強く見られ、またSNPを持たないiPS細胞に対してSNPをもつguide RNAを作用させても変化は見られないことから、特異性を確認することができた。
来年度はさらに神経細胞・アストロサイト共培養系をもちいて、神経細胞への影響を確認する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

iPS細胞およびアストロサイトにおいて、CRISPR-Cas3をもちいたDYRK1Aのゲノム編集を確認することができた。

Strategy for Future Research Activity

神経細胞とアストロサイトでの共培養系をもちいて、神経細胞での影響を評価する。

Causes of Carryover

動物実験施設の改修工事により動物の搬入ができなかったため、in vivoでの解析が遅れ、次年度に行うこととなった。