2022 Fiscal Year Annual Research Report
精神疾患のヒトES細胞モデルを用いたマルチスケール解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Constructive understanding of multi-scale dynamism of neuropsychiatric disorders |
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| Project/Area Number |
21H00202
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
内匠 透 神戸大学, 医学研究科, 教授 (00222092)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 精神疾患 / コピー数多型 / ES細胞 / １細胞解析 / 脳オルガノイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代染色体工学的手法を用いて、1q21.1欠失、重複CNVを有するヒトES細胞モデルを作製した。ヒトES細胞をNPCオルガノイドに分化させ、形態的特徴を観察した。1q欠失及び重複NPCオルガノイドは、CTRLと比較して、それぞれ有意に小さくまたは大きくなり、臨床データ（小頭症、大頭症）と一致する結果が得られた。1q21.1CNVが分化パターンと遺伝子発現プロファイルに影響を与えるかどうかを、免疫組織化学及びRT-qPCRによって調べた。1q欠失では神経細胞の成熟が促進され、1q重複ではNPC段階から成熟が減速した。ヒトES細胞モデル由来の2次元神経細胞の自発的な電気活動を、多電極アレイを用いて検討した結果、1q21.1CNV神経細胞は、興奮性の高い電気的特性を示した。NPCオルガノイドを用いて単一細胞RNA配列解析を行った。NPCオルガノイドにおける遺伝子発現データセットのエンリッチメント解析として、各CNVとコントロール(CTRL)の間で発現量の異なる遺伝子（DEGs）を抽出し、バイオインフォマティクス解析を行った。(1) 疾患オントロジー解析：1q21.1CNVは、精神神経疾患だけでなく、末梢臓器の様々な疾患で見られる症状を示すが、それらと一致した疾患用語が見出された。(2) NSCクラスター別のジーンオントロジー（GO）解析： 1q欠失のup-DEGの中には、3カテゴリー全てにGABA関連の用語が見いだされた。また、パスウェイ解析から1q欠失はこの時期すでに神経細胞への分化が始まっており、1q重複はまだ幹細胞の状態を維持していることが示唆された。(3) GABA及びグルタミン酸作動性神経伝達関連遺伝子の解析：GABA関連遺伝子の多くは1q欠失で濃縮されていた。グルタミン酸作動性遺伝子に関しては、1q21.1両CNVともにCTRLと同様の発現変化を示した。これらの結果は、1q欠失細胞はより成熟した状態でGABA作動性成分が多く、1q重複細胞はより未分化・増殖性状態でグルタミン酸作動性成分が多いことを示唆している。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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