2021 Fiscal Year Annual Research Report
多能性幹細胞から発生起源の多様性を反映した骨格筋への誘導と筋疾患研究への応用
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20J01478
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
本田 充 京都大学, iPS細胞研究所, 特別研究員(CPD)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2025-03-31
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| Keywords | 遺伝子発現制御 / 骨格筋疾患 / 多能性幹細胞 / 機能ゲノミクス / 分化誘導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度では、国内受け入れ機関から海外派遣先へと、本研究案の要となる顔面肩甲上腕型筋ジストロフィー（FSHD）の疾患iPS細胞モデルを導入した。多能性幹細胞の培養条件が異なる環境下で、当該疾患モデルについて多能性・幹細胞性の維持及び骨格筋への分化誘導がワークすることを確認した。その上で、まずは疾患特異的な遺伝子発現制御のエピジェネティクスの観点から重要と予想されたゲノム上の領域について、非疾患株iPS細胞を用いてその領域の欠損株をゲノム編集ツールで作製する一連のワークフローを確立した。さらに、そのワークフローを、先に導入したFSHD-iPS細胞株にも適用し、同様の欠損株の樹立を試みた。
また、次世代シーケンサーから得た一連のデータに関して、一連のデータ処理のパイプラインをサーバー上に確立し、詳細な解析を行った。その結果、統計的に有意な疾患細胞特異的オープンクロマチン領域を複数同定し、転写活性と関連することも明らかになった。この解析結果をふまえ、研究案当初の作業仮説に更なる修正を加えることができ、最終的な目標としているFSHDでの疾患特異的な遺伝子発現制御機構へと一歩迫れる成果を得ると同時に、関連する疾患原因遺伝子の（疾患という枠を超えて）一般的な生物学的機能を示唆する興味深い結果を得ることができた。一方、案研究案のもう一つの軸である顔面骨格筋の分化誘導法の確率については、改善案を立て、必要となるベクターなどのマテリアル構築を終えたが、それを用いた仮説検証はまだ行えておらず、引き続き検証が必要である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
機能ゲノミクスの観点からFSHDにおける遺伝子発現制御機構を考察するという目的については、派遣先への細胞系の導入などにかなりの遅れが発生したものの、次世代シーケンサーで得られたデータの解析は非常に有意義な結果を得ることができ、次の方向性が定まっているという点からも、まずまずの進捗が得られたと考えている。
一方、発生を模した顔面骨格筋誘導に関しては、【研究実績の概要】項で述べたように、引き続き仮説検証の必要があり、当初の目標よりも大幅に遅れている。当初理想としていたオルガノイド様の分化誘導は現時点では難しいと考えられるため、方針転換を行い、キーとなる転写因子の強制発現系を用いてあらためてトライする予定としており、再びスタート地点に戻ったという状況にある。
よってこれらの状況を総合的に判断し、「やや遅れている」と自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
機能ゲノミクスの観点からは、引き続きゲノム編集により制御領域候補の機能的証明を試みるとともに、関連する様々なエピジェネティクス因子のChIP解析などを行うことで、注目している領域のより具体的な疾患特異的エピジェネティクスの全体像を構築する予定である。
顔面骨格筋分化誘導法の確立については、先に述べたように新たな方針で検証を試みる。ベクター構築は国内研究機関を通して作成済であるので、適切なMTA締結のもと、派遣先へと導入し実験を開始する。
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