疾患患者由来iPS細胞の神経系分化誘導による中枢神経発達障害の病態解析

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Generation of synapse-neurocircuit pathology
• Project/Area Number: 23110534
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 山本 俊至 東京女子医科大学, 医学部, 准教授 (20252851)
• Keywords: 疾患iPS細胞 / 発達障害 / 中枢神経 / シナプス伝達異常 / 形態異常 / ゲノムコピー数異常

Research Abstract

申請者はこれまで、700人以上の小児神経疾患患者を対象にアレイCGH解析で網羅的に解析し、そのうち17%において何らかのゲノムコピー数の異常を見出し、中枢神経の発達障害におけるゲノムコピー数異常の意義を明らかにしてきた。これらの中には過去にまったく報告のない新規ゲノム変異も多く含まれ、新規の遺伝子機能を次々と明らかにしてきた。ゲノムコピー数異常が真に中枢神経発達障害に関連していることを証明するためには、ヒトの中枢神経の高度な機能における病態を解析する必要があり、実験動物で証明するには限界がある。そこで本研究では、異常なgenotypeが明らかである疾患患者から樹立したiPS細胞を神経系に分化誘導させ、ゲノム異常を示す遺伝子が細胞にどのように機能不全を起こし、細胞の形態異常やシナプス伝達異常を示すかを免疫染色法や遺伝子発現解析などを使って明らかにすることを目的としている。本年度においては、従来のレトロウイルスによる遺伝子導入による樹立方法以外に、エピソーマルベクターを用いた樹立方法を新たに導入して、いくつかの疾患iPS細胞を樹立した。樹立できたiPS細胞が真に多能性を持っているかどうかを確認し、integrationによるゲノム再構成が起こっていないかどうかを検証し、真に使用するに耐ええる細胞であることを確認した。得られたiPS細胞を浮遊培養後、接着培養させ、神経系に分化誘導し、この誘導過程における遺伝子発現の変化について遺伝子発現解析を行い、特定の疾患では特定の遺伝子群の発現が影響を受けていることを明らかにした。今後はさらにゲノム異常を示す遺伝子がニューロンにどのように機能不全を来たし、細胞のどのような形態異常やあるいはシナプス伝達異常などの生理学的な異常を示すのかを、免疫染色法やCaイメージング法などを使って明らかにする。

Current Status of Research Progress

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

Reason

目的の疾患iPS細胞を徐々に樹立している。今後は神経系に分化誘導させ、病態解析に供する。

Strategy for Future Research Activity

神経系細胞への分化誘導方法はまだ確立した方法がない。他の研究機関との共同研究により、情報交換を行いながら、研究を推進している。

Research Products

• [Journal Article] Homozygous c.14576G>A variant of RNF213 predicts early-onset and severe form of moyamoya disease (2012)
  • Author(s): Miyatake S, et al
  • Journal Title: Neurology Volume: 78 Pages: 803-810
  • DOI: 10.1212/WNL.0b013e318249f71f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spinocerebellar ataxias type 27 derived from a disruption of the fibroblast growth factor 14 gene with mimicking phenotype of paroxysmal non-kinesigenic dyskinesia (2012)
  • Author(s): Shimojima, K., et al
  • Journal Title: Brain Dev Volume: 34 Pages: 230-233
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2011.04.014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Growth profiles of 34 patients with Wolf-Hirschhorn syndrome (2012)
  • Author(s): Shimoiima, K., et al
  • Journal Title: J Ped Genet Volume: 1 Pages: 33-37
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Jacobsen syndrome due to an unbalanced translocation between 11q23 and 22q11.2 identified at age 40 years (2012)
  • Author(s): Takahashi I, et al
  • Journal Title: Am J Med Genet A Volume: 158A Pages: 220-223
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.34382
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] マイクロアレイ染色体検査の臨床応用 (2012)
  • Author(s): 山本俊至
  • Journal Title: 日小児誌 Volume: 116 Pages: 32-39
• [Journal Article] Clinical manifestations of the deletion of Down syndrome critical region including DYRK1A and KCNJ6 (2011)
  • Author(s): Yamamoto, T., et al
  • Journal Title: Am J Med Genet A Volume: 155A Pages: 113-119
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.33735
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Submicroscopic deletion of 12q13 including HOXC gene cluster with skeletal anomalies and global developmental delay (2011)
  • Author(s): Okamoto, N., et al
  • Journal Title: Am J Med Genet A Volume: 155A Pages: 2997-3001
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.34324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tandem configurations of variably duplicated segments of 22q11.2 confirmed by fiber-FISH analysis (2011)
  • Author(s): Shimojima, K., et al
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 56 Pages: 810-812
  • DOI: 10.1038/jhg.2011.100
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] West syndrome associated with mosaic duplication of FOXG1 in a patient with maternal uniparental disomy of chromosome 14 (2011)
  • Author(s): Tohyama, J., et al
  • Journal Title: Am J Med Genet A Volume: 155A Pages: 2584-2588
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.34224
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Progressive atrophy of the cerebrum in 2 Japanese sisters with microcephaly with simplified gyri and enlarged extraaxial space (2011)
  • Author(s): Hirose, M., et al
  • Journal Title: Neuropediatrics Volume: 42 Pages: 163-166
  • DOI: 10.1055/s-0031-1287771
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Marfanoid hypermobility caused by an 862 kb deletion of Xq22.3 in a patient with Sotos syndrome (2011)
  • Author(s): Shimojima, K., et al
  • Journal Title: Am J Med Genet A Volume: 155A Pages: 2293-2297
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.34164
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Refractory neonatal epilepsy with a de novo duplication of chromosome 2q24.2q24.3 (2011)
  • Author(s): Okumura, A., et al
  • Journal Title: Epilepsia Volume: 52 Pages: e66-69
  • DOI: 10.1111/j.1528-1167.2011.03139.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SCN1B is not related to benign partial epilepsy in infancy or convulsions with gastroenteritis (2011)
  • Author(s): Yamashita, S., et al
  • Journal Title: Neuropediatrics Volume: 42 Pages: 135-137
  • DOI: 10.1055/s-0031-1285837
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 9q22 Deletion--first familial case (2011)
  • Author(s): Siggberg, L., et al
  • Journal Title: Orphanet J Rare Dis Volume: 6 Pages: 45
  • DOI: 10.1186/1750-1172-6-45
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loss-of-function mutation of collybistin is responsible for X-linked mental retardation associated with epilepsy (2011)
  • Author(s): Shimojima, K., et al
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 56 Pages: 561-565
  • DOI: 10.1038/jhg.2011.58
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CDKL5 alterations lead to early epileptic encephalopathy in both genders (2011)
  • Author(s): Liang, J.S., et al
  • Journal Title: Epilepsia Volume: 52 Pages: 1835-1842
  • DOI: 10.1111/j.1528-1167.2011.03174.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spondylometaphyseal dysplasia with cone-rod dystrophy (2011)
  • Author(s): Kitoh, H., et al
  • Journal Title: Am J Med Genet A Volume: 155A Pages: 845-849
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.33898
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A new microdeletion syndrome of 5q31.3 characterized by severe developmental delays, distinctive facial features, and delayed myelination (2011)
  • Author(s): Shimojima, K., et al
  • Journal Title: Am J Med Genet A Volume: 155A Pages: 732-736
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.33891
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adult-onset hereditary pulmonary alveolar proteinosis caused by a single-base deletion in CSF2RB (2011)
  • Author(s): Tanaka, T., et al
  • Journal Title: J Med Genet Volume: 48 Pages: 205-209
  • DOI: 10.1136/jmg.2010.082586
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reduced expression by SETBP1 haploinsufficiency causes developmental and expressive language delay indicating a phenotyrpe distinct from Schinzel-Giedion syndrome (2011)
  • Author(s): Filges, I., et al
  • Journal Title: J Med Genet Volume: 48 Pages: 117-122
  • DOI: 10.1136/jmg.2010.084582
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two concurrent chromosomal aberrations involving interstitial deletion in 1q24.2q25.2 and inverted duplication and deletion in 10q26 in a patient with stroke associated with antithrombin deficiency and a patent foramen ovale (2011)
  • Author(s): Kibe, T., et al
  • Journal Title: Am J Med Genet A Volume: 155A Pages: 215-220
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.33786
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] てんかん診療最前線アレイCGH法新技術によるてんかんの遺伝子研究 (2011)
  • Author(s): 山本俊至, ら
  • Journal Title: Epilepsy Volume: 5 Pages: 47-52
• [Journal Article] ゲノムコピー数異常と疾患iPS細胞を用いた病態解析 (2011)
  • Author(s): 山本俊至, ら
  • Journal Title: 東京女子医科大学雑誌 Volume: 81 Pages: 215-219
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 次世代シーケンサーによる遺伝子解析 (2011)
  • Author(s): 山本俊至
  • Journal Title: 小児科 Volume: 52 Pages: 1591-1597
• [Journal Article] 【神経系におけるiPS細胞iPS細胞の活用も含めた神経機能修復の現状と将来】iPS細胞の小児神経疾患の病態解析への応用 (2011)
  • Author(s): 下島圭子, ら
  • Journal Title: 脳21 Volume: 14 Pages: 218-223
• [Journal Article] 先天性大脳白質形成不全症Pelizaeus-Merzbacher病とその類縁疾患 (2011)
  • Author(s): 井上健, ら
  • Journal Title: 脳と発達 Volume: 43 Pages: 435-442
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 疾患形成における標的分子の役割成人発症のGM-CSF受容体common β鎖発現異常による先天性肺胞蛋白症症例の分子機序 (2011)
  • Author(s): 元井奈都紀, ら
  • Journal Title: 分子呼吸器病 Volume: 15 Pages: 106-110
• [Journal Article] Pelizaeus-Merzbacher disease caused by a duplication-inverted triplication-duplication in chromosomal segments including the PLP1 region
  • Author(s): Shimojima K, et al
  • Journal Title: Eur J Med Genet Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 8p deletion and 9p duplication in two children with electrical status epilepticus in sleep syndrome
  • Author(s): Nakayama T, et al
  • Journal Title: Seizure Volume: (in press)
  • DOI: 10.1016/j.seizure.2012.01.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 疾患の責任遺伝子に関する研究の進歩
  • Author(s): 山本俊至
  • Journal Title: 脳と発達 Volume: (印刷中)
• [Presentation] トリオサンプルを用いた先天性疾患のエクソーム解析 (2011)
  • Author(s): 山本俊至, ら
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第56回大会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 20111110-20111112
• [Presentation] 新規微細欠失症候群の確立;5q31.3 deletion syndrome (2011)
  • Author(s): 下島圭子, ら
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第56回大会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 20111110-20111112
• [Presentation] Collybistinの機能喪失はてんかんを伴う症候性X連鎖精神発達遅滞の原因となる (2011)
  • Author(s): 山本俊至, ら
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第56回大会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 20111110-20111112
• [Presentation] 14q24.3微細欠失によるEIF2B2のunmasked mutationで発症したVanishing White Metter disease (2011)
  • Author(s): 島田姿野, ら
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第56回大会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 20111110-20111112
• [Presentation] Pelizaeus-Merzbacher病患者由来iPS細胞の樹立と病態解析 (2011)
  • Author(s): 下島圭子, ら
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第56回大会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 20111110-20111112
• [Presentation] MECP2領域微細重複の4例 (2011)
  • Author(s): 島田姿野, ら
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第56回大会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 20111110-20111112
• [Presentation] 新規変異を認めたSimpson-Golabi-Behmel Syndromeの一例 (2011)
  • Author(s): 西恵理子, ら
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第56回大会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 20111110-20111112
• [Presentation] CDKL5変異は男児における難治性てんかん脳症にも関連している (2011)
  • Author(s): 菅原みどり, ら
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第56回大会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 20111110-20111112
• [Presentation] A comprehensive nationwide epidemiological survey for Pelizaeus-Merzbacher disease and associated disorders in Japan (2011)
  • Author(s): Inoue, K., et al
  • Organizer: 12th International Congress of Human Genetics
  • Place of Presentation: Montreal
  • Year and Date: 20111011-20111015
• [Presentation] Loss-of-function mutation of collybistin is responsible for X-linked mental retardation associated with epilepsy (2011)
  • Author(s): Yamamoto, T., et al
  • Organizer: 12th International Congress of Human Genetics
  • Place of Presentation: Montreal
  • Year and Date: 20111011-20111015
• [Presentation] Skeletal anomalies and severe language disorder with submicroscopic deletion in 12q13 including HOXC cluster (2011)
  • Author(s): Okamoto, N., et al
  • Organizer: 12th International Congress of Human Genetics
  • Place of Presentation: Montreal
  • Year and Date: 20111011-20111015
• [Presentation] A novel mutation in GPC3 gene in a patient with Simpson-Golabi-Behmel syndrome (2011)
  • Author(s): Nishi, E., et al
  • Organizer: 12th International Congress of Human Genetics
  • Place of Presentation: Montreal
  • Year and Date: 20111011-20111015
• [Presentation] A new microdeletion syndrome of 5q31.3 characterized by severe developmental delays, distinctive facial features, and delayed myelination (2011)
  • Author(s): Shimojima, K., et al
  • Organizer: 12th International Congress of Human Genetics
  • Place of Presentation: Montreal
  • Year and Date: 20111011-20111015
• [Presentation] 先天性大脳白質形成不全症の診断基準と疾患分類の作成 (2011)
  • Author(s): 井上健, ら
  • Organizer: 第53回日本小児神経学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20110526-20110528
• [Presentation] Pelizaeus-Merzbacher病患者由来iPS細胞の樹立と病態解析 (2011)
  • Author(s): 下島圭子, ら
  • Organizer: 第53回日本小児神経学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20110526-20110528
• [Presentation] CDKL5遺伝子異常に伴うてんかんの早期診断の手がかり (2011)
  • Author(s): 今井克美, ら
  • Organizer: 第53回日本小児神経学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20110526-20110528
• [Presentation] Schinzel-Giedion症候群の原因遺伝子SETBP1のハプロ不全は非特異的な精神発達遅滞の原因となる (2011)
  • Author(s): 山本俊至, ら
  • Organizer: 第53回日本小児神経学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20110526-20110528
• [Presentation] 1p36欠失症候群の本邦における実態と欠失範囲の同定 (2011)
  • Author(s): 山本俊至, ら
  • Organizer: 第53回日本小児神経学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20110526-20110528
• [Presentation] 皮質下嚢胞を伴う巨脳性白質脳症の1例 (2011)
  • Author(s): 西村洋子, ら
  • Organizer: 第53回日本小児神経学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20110526-20110528
• [Presentation] 先天性大脳白質形成不全症の統合的研究の推進 (2011)
  • Author(s): 井上健, ら
  • Organizer: 第53回日本小児神経学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20110526-20110528
• [Presentation] 小児てんかん脳症におけるCDKL5の包括的解析 (2011)
  • Author(s): 山本俊至, ら
  • Organizer: 第114回日本小児科学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20110415-20110417
• [Presentation] Xq11.1に位置するARHGEF9遺伝子のnullisomyは精神遅滞・てんかんの原因となる (2011)
  • Author(s): 七字美延, ら
  • Organizer: 第114回日本小児科学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20110415-20110417
• [Presentation] CDKL5微小欠損に肺炎球菌感染症を反復したIgG2サブクラス欠損症の1例 (2011)
  • Author(s): 那須裕郷, ら
  • Organizer: 第114回日本小児科学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20110415-20110417
• [Presentation] 中枢神経病態解析を目指したダウン症候群患者由来iPS細胞の樹立 (2011)
  • Author(s): 下島圭子, ら
  • Organizer: 第114回日本小児科学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20110415-20110417
• [Presentation] 5q31.3新規微細欠失症候群 (2011)
  • Author(s): 下島圭子, ら
  • Organizer: 第34回日本小児遺伝学会学術集会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2011-08-11
• [Book] 臨床遺伝に関わる人のためのマイクロアレイ染色体検査 (2012)
  • Author(s): 山本俊至
  • Total Pages: 306
  • Publisher: 診断と治療社