Mechanisms of brain malformations: in vitro analysis using patient-derived neural stem cells

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26293253
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 伏木 信次 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任教授 (80150572)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊東 恭子 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80243301) ; 金村 米博 独立行政法人国立病院機構大阪医療センター(臨床研究センター), その他部局等, 研究員 (80344175)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 胎児医学 / 脳形成障害 / 神経幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

本年度は当初研究計画を一部変更し、FGFR3遺伝子点変異（K650E）を有するタナトフォリック骨異形成症(TD2)のヒト胎児脳から樹立した神経幹細胞(NSCs)を研究材料とした。
①NSCsの増殖能：NSCsから形成されるスフェア直径の経時的変化率を指標にNSCs増殖能を比較したところ、TD由来NSCsは正常由来NSCs同等の増殖能を示した。未分化スフェア状態における細胞マーカー発現プロファイリング解析により、TD由来NSCsは正常由来と比較して、幹細胞マーカーよりむしろ放射状グリアマーカーの発現亢進を示した。②NSCsの細胞移動能：NSCsスフェアをマトリゲルに包埋し、スフェアからの細胞の側方拡散距離を計測した。正常由来とTD由来の間で移動能に有意な差は認められなかったが、NSCsの移動能に及ぼすFGFR3変異の影響に関しては詳細な検討を要する。③2次元分散培養によるNSCs分化誘導：ラミニンをコートした2次元分散培養において、TD由来NSCsは顕著なグリアへの分化指向性を示した。同培養下において施行された網羅的遺伝子発現解析データを用いて、クラスタリング解析とジーンオントロジー解析に供した結果、TD由来NSCsと正常由来NSCsの比較において受容体型チロシンキナーゼ経路関連遺伝子群の変動が見出された。④NSCs由来オルガノイド作製：全研究期間にわたり条件検討を繰返し、in vitroで3次元構造を持つオルガノイドのプロトタイプを作製するに至った。免疫組織化学によって、ニューロンとアストログリアが、オルガノイドの中央部、中間部、表層部において特徴的な層状あるいは胞巣状パターン形成を示すことが明らかになった（詳細は今後の論文発表で記載する）。オルガノイドを用いた網羅的遺伝子発現解析を施行し、3次元オルガノイド特異的に変動する遺伝子群として神経発生関連遺伝子群が抽出された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。