2013 Fiscal Year Research-status Report
自閉症患者のiPS神経分化細胞におけるゲノム配列異常の確認と治療効果の検証
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25670473
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
久保田 健夫 山梨大学, 医学工学総合研究部, 教授 (70293511)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
豊田 敦 国立遺伝学研究所, 生物遺伝資源情報総合センター, 特任准教授 (10267495)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | エピジェネティクス / エピゲノム / 治療薬 / iPS細胞 / レット症候群 / バルプロ酸ナトリウム / 遺伝子発現 / てんかん |
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| Research Abstract |
初年度の平成25年度は、以下の２課題の研究を行った。
1 配列を乱さない新しい方法でのレット症候群患者iPS細胞の作製
本研究の目的は、エピゲノム安定化因子のMeCP2タンパク質の異常症（レット症候群）におけるゲノム配列変化の検証である。このような背景の下、最近、初期化４因子（山中４因子）の遺伝子のゲノム配列内に挿入を回避し、プラスミドのかたちで細胞にエレクトロポレーション法で導入することでiPS細胞を作製する技術「エピソーマルiPSCリプログラミング法」が開発された。この方法だとiPS細胞作製時の人為的な配列変化操作を回避でき、真の配列変化を見いだすことが出来る。これを受けて、早速試したところ、対照者（TIG111）の線維芽細胞からiPS細胞が樹立できることを確認した。
2 レット症候群の治療薬による遺伝子発現異常の是正効果の検証
レット症候群のてんかん発作に使用されているバルプロ酸ナトリウムに、ヒストン脱アセチル化酵素を阻害して、遺伝子発現を回復する作用があることが判明した。これを受けて、ヒト神経培養細胞（SH-SY5Y）において、バルプロ酸ナトリウムの投与により発現が回復する遺伝子について調べた。その結果、ヒストン脱アセチル化酵素阻害作用を有しない類似構造化合物（バルプロミド）が少数の遺伝子ししか顕著な発現変化を生じさせなかったのに対し、作用を有するバルプロ酸ナトリウムは、うつ病患者で発現低下を認めるBDNF遺伝子を含む多数の遺伝子の発現を回復させることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度に実施した研究から、疾患治療に用いている薬剤がエピジェネティックな作用を介して、遺伝子発現異常を是正しうる可能性が示された。またその遺伝子数は、当初より多い、300を超える遺伝子であった。
しかしながら、その是正が、配列変化の抑制を介していることまでは検証できていなかった。
一方、材料として用いるレット症候群患者のiPS細胞の作製方法にゲノム配列を乱さない、あらたな方法が開発され、その技法（エピソーマル法）を導入することができることが判明した。本研究の目的がゲノム配列変化を検証することであることから、実験系による人工的（アーティファクト）な配列変化はできるだけ避けたい。そこで、既に樹立してあったレット症候群患者のiPS細胞ではなく、エピソーマル法を用いて新たなiPS細胞を樹立することに変更した。
以上より、今年度は、当初の、配列変化の検証ができなかったが、より良い材料（iPS細胞）を用いて、次年度に、配列変化を検証することが出来るようになり、これまでの進捗状況は、遅れている面と利点とが相殺され、おおむね順調に進展している、と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初は、配列変化を来した箇所をゲノムワイドに探索し、変化がみられた箇所において、薬剤投与によりその変化が阻止できるかを明らかにしていく研究計画であった。
一方、初年度の研究で、神経培養細胞において薬剤でエピジェネティックなメカニズムを介して、発現変化する遺伝子領域が明らかになった。
これを受け、遺伝子発現変化を来した遺伝子の近傍領域において、エピジェネティックな修飾変化とともに、配列変化している可能性が考えられる。
したがって、ゲノムワイドに探索するよりも、発現変化を来した遺伝子領域に対象ゲノム領域をしぼりこみ、エピジェネティクス修飾変化を確認した上で、その領域の配列変化を見いだすという進め方が良いと考えられ、探索の方向性を適切に修正して、初期の目的を達成できるように進めることとした。
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[Journal Article] Comparison of genomic and epigenomic expression in monozygotic twins discordant for Rett syndrome.2013
Author(s)
Miyake K, Yang C, Minakuchi Y, Ohori K, Soutome M, Hirasawa T, Kazuki Y, Adachi N, Suzuki S, Itoh M, Goto Y, Andoh T, Kurosawa H, Akamatsu W, Oyama M, Okano H, Oshimura M, Sasaki M, Toyoda A, Kubota T.
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: 8
Pages: e66729
DOI
Peer Reviewed
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