2014 Fiscal Year Research-status Report
iPS細胞を用いてのファブリ病、ポンペ病の病態解析並びに新規酵素補充療法の開発
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26461536
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| Research Institution | Southen Tohoku Research Institute for Neuroscience |
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Principal Investigator |
衞藤 義勝 一般財団法人脳神経疾患研究所, 先端医療研究センター, センター長 (50056909)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤崎 美和 一般財団法人脳神経疾患研究所, 先端医療研究センター, その他 (50642641)
辻 嘉代子 一般財団法人脳神経疾患研究所, 先端医療研究センター, 研究員 (60584232)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | Tay-Sacks 病 / iPS細胞 / GM2-ganglioside / 神経細胞 / Nestin / 電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テイ-サックス病はライソゾーム内の加水分解酵素β-ヘキソサミニダーゼ Aの変異により基質であるGM2ガングリオシドが蓄積する遺伝病で精神運動障害等の神経症状を示す。本研究では、テイ-サックス病患者から樹立したiPS細胞を神経細胞に分化誘導し、in vitro疾患モデルを構築する事を目的とした。
方法としては、平面培養での神経細胞分化誘導テイーサックス病患者から樹立された疾患特異的iPS細胞を、N2およびB27を添加した神経細胞用培地にBone Morphogenetic Protein (BMP)阻害剤およびMitogen-activated Protein Kinase (MAPK)阻害剤を培地に添加し、神経幹細胞に分化誘導した。神経幹細胞のBMP阻害剤およびMAPK阻害剤を除去する事で、神経細胞へ分化誘導した。テイ-サックス病iPS細胞はiPS細胞の段階からライソゾーム内に基質を蓄積しているかを確認するため電子顕微鏡で観察し、テイ-サックス病iPS細胞のライソゾーム中にGM2と思われる蓄積物が認められ、健常者由来iPS細胞のライソゾーム内には基質の蓄積は認められなかった。この事から、テイ-サックス病iPS細胞は、iPS細胞の段階から、基質を蓄積している事が認められた。神経細胞へ分化誘導後の細胞は神経幹細胞マーカーであるNestin陽性、更なる培養で神経細胞マーカーであるTubulin beta III陽性を示し、神経細胞への分化誘導が確認された。神経細胞へ分化誘導後の細胞を電子顕微鏡で観察した所、GM2と思われる蓄積物が認められた。
これらのことから、テイ-サックス病iPS細胞は、iPSの状態でも、神経細胞へ分化誘導後もライソゾーム内に基質を蓄積することが確認できた。細胞を分化誘導する事で、病態の一部を再現でき、疾患モデルになる事を示した。
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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
当初の計画通り概ね順調に進んでおり、今年度はテイ-サックス病iPS細胞を神経細胞に分化することに成功した。テイ-サックス病iPS細胞は、電子顕微鏡の結果からiPS細胞の段階でも、神経細胞へ分化誘導後もライソゾーム内に基質を蓄積することが確認できた。この事からテイ-サックス病iPS細胞を分化誘導する事で、病態の一部を再現でき、疾患モデルになる事を示した。
Cerebral organoidと呼ばれる脳の原基を培養し、Cerebral organoid様細胞塊へ分誘導できた事を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、Cerebral organoidを分析する事で、発生段階における基質の蓄積を解明できると期待される。本研究方法を用いてテイ-サックス病iPS細胞を神経細胞およびCerbral orgnoidへ分化誘導し解析を行う事で、今後、病態発生メカニズムの解明を行う事ができると期待される。又同時に病態代を解明するため、更に神経細胞の蓄積物質、オートファジーの細胞内動態の解明、シャペロンなどの治療研究などを含め、検討する。又ポンぺ病乳児型でも神経細胞への蓄積が見られるか、Pompe病iPS細胞から神経細胞に分化し、形態的観察、並びに蓄積物質の解析、更には酵素補充、シャペロン治療の効果などを検討して、治療研究を進める予定である。又ファブリ病ではiPS細胞から心筋への分化、運動ニューロンへの分化を行い、ファブリ病の疼痛のメカニスム、治療効果に関する研究を進める予定である。
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[Journal Article] The generation of induced pluripotent stem cells (iPSCs) from patients with infantile and late-onset types of Pompe disease and the effects of treatment with acid-α-glucosidase in Pompe's iPSCs.2014
Author(s)
1.Higuchi T, Kawagoe S, Otsu M, Shimada Y, Kobayashi H, Hirayama R, Eto K, Ida H, Ohashi T, Nakauchi H, Eto Y.
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Journal Title
Mol Genet Metab.
Volume: 112
Pages: 44-48
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Enzyme augmentation therapy enhances the therapeutic efficacy of bone marrow transplantation in mucopolysaccharidosis type II mice.2014
Author(s)
2.Akiyama K, Shimada Y, Higuchi T, Ohtsu M, Nakauchi H, Kobayashi H, Fukuda T, Ida H, Eto Y, Crawford BE, Brown JR, Ohashi T.
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Journal Title
Mol Genet Metab.
Volume: 111
Pages: 139-46
Peer Reviewed / Open Access
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