人工ヌクレアーゼによる食細胞異常症由来ヒトiPS細胞の遺伝子修復に関する研究

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25293231
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 小林 正夫 広島大学, 医歯薬保健学研究院(医), 教授 (00162016)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津村 弥来 広島大学, 医歯薬保健学研究院(医), 研究員 (80646274) ; 山本 卓 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90244102) ; 岡田 賢 広島大学, 大学病院, 助教 (80457241)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 遺伝子編集 / iPS細胞 / 人工ヌクレアーゼ / 先天性好中球減少症

Outline of Annual Research Achievements

先天性好中球減少症患者（ELANE変異）の骨髄細胞から疾患特異的iPS細胞を樹立し，造血系への分化過程を確立した。患者骨髄細胞で認められる，骨髄顆粒球系分化での成熟障害，増殖能の低下をiPS細胞からの骨髄顆粒球系細胞でも同様の所見であることを確認することができた。本課題で樹立した疾患特異的iPS細胞で，患者に認められている病態を反映できることが明らかとなり，更なる病態解明の研究に利用する事が可能となった。そこで，まずは正常iPS細胞において遺伝子編集技術を用いて，作製された人工ヌクレアーゼ（TALEN)で遺伝子操作を行い，患者と同じ変異の導入を行い，造血系への分化を検討した。正常iPS由来骨髄顆粒球系と変異iPS細胞由来の骨髄顆粒球系細胞で細胞の増殖，分化が全く異なることが明らかとなった。遺伝子編集を行うことで，正常iPS細胞から患者iPS細胞を作製できる可能性が示された。現在，患者由来iPS細胞での変異を修復するためのTALENを作製し，遺伝子修復が可能かどうかを検討している。
また，正常iPS細胞から遺伝子操作で作製できた変異をもつiPS細胞を免疫不全マウスに移植実験を行っているが，完全な生着を得ることはできていない。変異iPS細胞から造血系に分化した細胞数が十分でない可能性があり，細胞数を増やした培養系で検討している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

疾患特異的iPS細胞の分化実験，正常iPS細胞に遺伝し編集で変異を導入できることが明らかとなっていることから，予定通りに研究は進行していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

計画で考えている内容が順調に遂行されているので，最終目標である患者由来のiPS細胞での遺伝子編集から，遺伝種修復が可能となるかどうかを今後の1年で明らかとする予定である。

Research Products

• [Journal Article] Mosaicism of an ELANE mutation in an asymptomatic mother in a familial case of cyclic neutropenia. (2015)
  • Author(s): Hirata O, Okada S, Ttsumura M, Karakawa S, Matsumura I, Kimura Y, Mihara T, Yasunaga S, Takihara Y, Ohara O, Kobayashi M
  • Journal Title: Journal of Clinical Immunology Volume: 2015 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1007/s10875-015-0165-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic correction of HAX1 in induced pluripotent stem cells from a patient with severe congenital neutropenia improves defective granulopoiesis. (2014)
  • Author(s): Morishima T, Watanabe K, Niwa A, Hirai H, Saida S, Tanaka T, Kato I, Umeda K, Hiramatsu H, Saito MK, Matsubara K, Adachi S, Kobayashi M, Nakahata T, Heike T
  • Journal Title: Haematologica Volume: 99 Pages: 19-27
  • DOI: 10.3324/haematol.2013.083873
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simple diagnosis of STAT1 gain-of-function alleles in patients with chronic mucocutaneous candidiasis. (2014)
  • Author(s): Mizoguchi Y, Tsumura M, Okada S, Hirata O, Minegishi S, Imai K, Hyakuna N, Muramatsu H, Kojima S, Ozaki Y, Imai T, Takeda S, Okazaki T, Ito T, Yasunaga S, Takihara Y, Bryant VL, Kong XF, Cypowyj S, Boisson-Dupuis S, Puel A, Casanova JL, Morio T, Kobayashi M
  • Journal Title: Journal of Leukocyte Biology Volume: 95 Pages: 667-676
  • DOI: 10.1189/jlb.0513250
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection of Mucor velutinosus in a blood culture after autologous peripheral blood stem cell transplantation: a pediatric case report. (2014)
  • Author(s): Joichi Y, Chijimatsu I, Yarita K, Kamei K, Miki M, Onodera M, Harada M, Yokozaki M, Kobayashi M, Ohge H
  • Journal Title: Medical Mycology Journal Volume: 55 Pages: E43-48
  • DOI: org/10.3314/mmj.55.E43
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A 2-year-old Japanese girl with TNF receptor-associated periodic syndrome: A case report of the youngest diagnosed proband in Japan. (2014)
  • Author(s): Yasumura J, Wago M, Okada S, Nishikomori R, Takei S, Kobayashi M
  • Journal Title: Modern Rheumatology Volume: 20 Pages: 1-4
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Excessive Nitric Oxide production of CGD neutrophils induces the down-regulation of NOS3 and EDN1 expression in human endothelial cells. (2014)
  • Author(s): Akari N. Utsunomiya, Miyuki Tsumura, Norioki Ohno, Mizuka Miki, Hiroshi Kawaguchi, Kazuhiro Nakamura and Masao Kobayashi
  • Organizer: The 56th American Society of Hematology Annual Meeting and Exposition
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-09
• [Presentation] STAT1 gain-of-function in patients with chronic mucocutaneous candidiasis can be detected by the excessive phosphorylation of STAT1 in peripheral blood monocytes. (2014)
  • Author(s): Yoko Mizoguchi, Satoshi Okada, Miyuki Tsumura, Osamu Hirata, Shizuko Minegishi, Jean-Laurent Casanova, Tomohiro Morio, Masao Kobayashi
  • Organizer: The 56th American Society of Hematology Annual Meeting and Expositio
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-09
• [Presentation] Siginificant augmentation of regulatory T cells in early neonatal period. (2014)
  • Author(s): Seiich Hayakawa, Seiko Maeno, Norioki Ohno, Satoshi Okada, Yutaka Nishimura, Michiko Hayashidani, Masao Kobayashi
  • Organizer: 16th Biennial Meeting of the European Society for Immunodeficiencies
  • Place of Presentation: Prague, Czech
  • Year and Date: 2014-10-29 – 2014-11-01
• [Presentation] Early elimination of Factor VIII inhibitor by ITI with high dose immunoglobulin in hemophilia A children. (2014)
  • Author(s): Yoko Mizoguchi, Aya Furue, Ikue Chijimatsu, Mizuka Miki, Keita Tomioka, Nakao Konishi, Atsushi Ono, Hiroshi Kawaguchi, Kazuhiro Nakamura and Masao Kobayashi
  • Organizer: WORLD FEDERATION OF HEMOPHILIA, 2014 World Congress
  • Place of Presentation: Melbourne, Australia
  • Year and Date: 2014-05-11 – 2014-05-15