不整脈疾患モデル心筋細胞による機能解析と薬剤スクリーニングの検討

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24790745
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 木下 耕史 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 助教 (10585920)
• Keywords: iPS細胞 / 疾患モデル / 心筋誘導 / 遺伝性心疾患 / 不整脈 / LQT / イオンチャネル / パッチクランプ

Research Abstract

活動電位の再分極に働くカリウムイオンチャネルをコードするKCNQ1の遺伝子変異（G1768A）は、膜移行能が約60%低下し、膜電流も半減するが、正常型と共発現させた場合はそれらの機能は正常型と変わらないことが判明している。この遺伝子変異をヘテロで持つ患者は、心電図はQT間隔がやや延長しているものの（QTc: 463ms）、これまでに既往歴、または家族歴もないことから、野生型遺伝子によるレスキューが働いていると考えられる。しかしながら運動時など交感神経が優位に働く際のチャネル機能不全、また二次性(薬剤性)不整脈を引き起こす可能性が健常人より高いことも考えられ、今後の不整脈リスク管理に役立てるべく患者iPS細胞由来の心筋細胞を用いて薬物負荷試験を行った。Multi Electrode Array（MEA）上に撒かれた心筋細胞に対し、交感神経刺激としてイソプロテレノールを順に10、30、100 nMで投与し、薬物投与後の細胞外電位持続時間（Field Potential Duration: FPD）と拍動数変化を健常人由来の心筋細胞と比較した。FPDは薬物投与前を1として投与後の短縮時間の割合を求めたところ、正常型では10 nM、30 nM、100 nMの順に1.4 ± 4.0 %、26.5 ± 6.7 %、31.9 ± 9.1 %短縮し、変異型ではそれぞれ12.8 ± 7.9 %、25.5 ± 8.6 %、36.4 ± 5.4 %短縮した。10 nMで変異型の短縮割合が大きい結果となったが、有意差はなかった。拍動数の変化は、正常型で投与前、10 nM、30 nM、100 nM の順に41.5 ± 2.7 bpm、57.8 ± 4.3 bpm、62.3 ± 3.7 bpm、68.8 ± 4.3 bpmであったのに対し、変異型でそれぞれ38.8 ± 0.7 bpm、63.7 ± 3.9 bpm、69.6 ± 5.8 bpm、72.6 ± 2.8 bpmであり全濃度で有意差はなかった。今回の結果では、変異型チャネルを発現する心筋細胞の異常な薬物応答性は観察されなかったが、今後はより薄い濃度での薬物応答性を調べる必要がある。

Research Products

• [Journal Article] Glycine/Serine polymorphism at position 38 influences KCNE1 subunit's modulatory actions on rapid and slow delayed rectifier K+ currents. (2014)
  • Author(s): Yamaguchi Y, Nishide K, Kato M, Hata Y, Mizumaki K, Kinoshita K, Nonobe Y, Tabata T, Sakamoto T, Kataoka N, Nakatani Y, Ichida F, Mori H, Fukurotani K, Inoue H, Nishida N.
  • Journal Title: Circ J. Volume: 78 Pages: 610-618
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-13-1126
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and characterization of a novel genetic mutation with prolonged QT syndrome in an unexplained postoperative death. (2014)
  • Author(s): Hata Y, Mori H, Tanaka A, Fujita Y, Shimomura T, Tabata T, Kinoshita K, Yamaguchi Y, Ichida F, Kominato Y, Ikeda N, Nishida N.
  • Journal Title: Int J Legal Med. Volume: 128 Pages: 105-115
  • DOI: 10.1007/s00414-013-0853-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A590T mutation in KCNQ1 C-terminal helix D decreases IKs channel trafficking and function but not Yotiao interaction. (2014)
  • Author(s): Kinoshita K, Komatsu T, Nishide K, Hata Y, Hisajima N, Takahashi H, Kimoto K, Aonuma K, Tsushima E, Tabata T, Yoshida T, Mori H, Nishida K, Yamaguchi Y, Ichida F, Fukurotani K, Inoue H, Nishida N.
  • Journal Title: J Mol Cell Cardiol. Volume: 72 Pages: 273-280
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2014.03.019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of a novel mutant KCNQ1 channel subunit lacking a large part of the C-terminal domain. (2013)
  • Author(s): Kimoto K, Kinoshita K, Yokoyama T, Hata Y, Komatsu T, Tsushima E, Nishide K, Yamaguchi Y, Mizumaki K, Tabata T, Inoue H, Nishida N, Fukurotani K.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 440 Pages: 283-288
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.09.075
  • Peer Reviewed
• [Presentation] KCNQ1C末端のhelix Dは正常なIKsチャネル機能に寄与する (2014)
  • Author(s): 小松 卓人、木下 耕史、木本 克哉、畑 由紀子、青沼 慶、津島 永吉、西出 康貴、 久嶋 希望、高橋 宏幸、袋谷 賢吉、西田 尚樹、田端 俊英
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学郡元キャンパス
  • Year and Date: 20140316-20140318
• [Presentation] Functional Characterization of KCNQ1 Channel Subunit with an A590T Mutation. (2013)
  • Author(s): Koshi Kinoshita, Takuto Komatsu, Katsuya Kimoto, Kohki Nishide, Toshihide Tabata, Fukiko Ichida, Yoshiaki Yamaguchi, Kunihiro Nishida, Hiroshi Inoue, Yukiko Hata, Naoki Nishida
  • Organizer: Basic Cardiovascular Sciences 2013
  • Place of Presentation: Paris Las Vegas, Las Vegas, Nevada
  • Year and Date: 20130722-20130725