多面的アプローチによる難治性てんかんの分子病態に基づく革新的創薬基盤研究
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20H03651
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
廣瀬 伸一 福岡大学, 医学部, 教授 (60248515)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 敦士 国際医療福祉大学, 福岡保健医療学部, 教授 (90568825)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
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| Keywords | てんかん / iPS細胞 / 遺伝子改変動物 / ハイスループットスクリーニング / 創薬 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では分子病態に基づく抗難治性てんかん薬の創薬基盤形成を多面的手法で行う。1:ヒトと動物のてんかんを引き起こす遺伝子同定とその分子ネットワークの解明。2:1の情報による遺伝子改変動物作出。3:1の対象者のiPS細胞等の幹細胞と、その遺伝子改変幹細胞の樹立。4:1の分子ネットワークに介入する薬剤・化合物を分子会合シミュレーションで選択。5:3の幹細胞由来の神経細胞を用いて4で選択の薬剤・化合物からシーズ選択。6:2で作出された動物を用いて5のシーズの有効性判定を実施する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
1： ヒトの主に素因性てんかんでの、遺伝子変異の解析を継続的に実施した。動物のてんかんとしてリスターフーディッドラットの責任遺伝子と目される遺伝子の補正を行ったラットの作出を行った。これにより、責任遺伝子の確定を行う基盤が確立し、現在ラットの表現型を調査中である。2： 遺伝子解析で得られた情報を基に、ドラべ症候群のモデル動物となる遺伝子改変動物の数系統の作出が完了した。その動物の細胞を利用して、単一ニューロンを用いたシナプスの機能異常がその抑制性の不良であることを明らかにした。
3:ドラべ症候群患者からのiPS細胞樹立と２）脱落乳歯由来幹細胞（SHED）の樹立を行った。樹立幹細胞は抑制性または興奮性の神経細胞に分化させて、その電気生理学的異常を明らかにしている。4： 上記の情報を基に、病態のネットワークに介入できる薬剤・化合物をMOE (Molecular Operating Environment) を用いた分子会合シミュレーションで探索し、数十種の薬剤候補化合物を得ている。5： 上記で選択された薬剤・化合物を中心に、幹細胞由来より分化誘導された神経細胞を用いて、実際に分子病態が改善される物を選び、抗てんかん薬のシーズとすべく、血液、脳関門透過性などの解析に入った。
6：遺伝子改変動物を用いてのシーズの有効性判定 シーズと目されるシーズを作出した遺伝子改変動物に投与して、動物のてんかん症状が改善するか観察して創薬に結びつける予定である。
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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
1：動物のてんかんとしてリスターフーディッドラットの責任遺伝子と目される遺伝子の補正を行ったラットの作出を行った。これにより、責任遺伝子の確定を行う基盤が確立し、現在ラットの表現型を調査中であること。2： 遺伝子解析で得られた情報を基に、ドラべ症候群のモデル動物となる遺伝子改変動物の数系統の作出が完了したこと。その動物の細胞を利用して、単一ニューロンを用いたシナプスの機能異常がその抑制性の不良であることを明らかにしたこと。3:ドラべ症候群患者からのiPS細胞樹立と脱落乳歯由来幹細胞（SHED）の樹立を行った。樹立幹細胞は抑制性または興奮性の神経細胞に分化させて、その電気生理学的異常を明らかにしていること。4： 上記の情報を基に、病態のネットワークに介入できる薬剤・化合物をMOE (Molecular Operating Environment) を用いた分子会合シミュレーションで探索し、数十種の薬剤候補化合物を得ていること。
5： 上記で選択された薬剤・化合物を中心に、幹細胞由来より分化誘導された神経細胞を用いて、実際に分子病態が改善される物を選び、抗てんかん薬のシーズとすべく、血液、脳関門透過性などの解析に入っていること。
以上から、研究は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 |
1：ヒトと動物のてんかんを引き起こす遺伝子同定とその分子ネットワークの解明 ヒトのみならず、自然発症てんかん動物の遺伝子解析を加速・継続して、分子ネットワークの理解を深める。このためヒトてんかんに関連する遺伝子の同定、自然発症動物てんかんに関連する遺伝子の同定 及びヒト・動物てんかんに関連する分子間のネットワーク分析を行う。2：分子ネットワーク情報による遺伝子改変動物作出 遺伝子解析で得られた情報を基に、１）遺伝子編集技術によるマウス・ラット作出と２）キックイン法による遺伝子改変マウス作出を行う。3:てんかんのiPS細胞等の幹細胞と、その遺伝子改変幹細胞の樹立 患者または動物からの１）iPS細胞樹立と２）脱落乳歯由来幹細胞（SHED）の樹立を行い、樹立幹細胞は神経細胞に分化させて、その電気生理学的異常を明らかにする。4：分子ネットワークに介入する薬剤・化合物の分子会合シミュレーションでの選択 上記の情報を基に、病態のネットワークに介入できる薬剤・化合物をMOE (Molecular Operating Environment) を用いた分子会合シミュレーションで探索しする。5：幹細胞由来の神経細胞を用いた、薬剤・化合物のシーズ選択 上記で選択された薬剤・化合物を中心に、幹細胞由来より分化誘導された神経細胞を用いて、実際に分子病態が改善される物を選び、抗てんかん薬のシーズとする。6：遺伝子改変動物を用いてのシーズの有効性判定
シーズと目されるシーズを作出した遺伝子改変動物に投与して、動物のてんかん症状が改善するか観察して創薬に結びつける。
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Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Epigenetics explained: a topic "primer" for the epilepsy community by the ILAE Genetics/Epigenetics Task Force.2020
Author(s)
Kobow K, Reid CA, van Vliet EA, Becker AJ, Carvill GL, Goldman AM, Hirose S, Lopes-Cendes I, Khiari HM, Poduri A, Johnson MR, Henshall DC.
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Journal Title
Epileptic Disord
Volume: 22
Pages: 127-41
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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