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ヒト大脳皮質様オルガノイドを用いた脳疾患の病態解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K06996
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関熊本大学

研究代表者

沼川 忠広  熊本大学, 発生医学研究所, 特定事業研究員 (40425690)

研究協力者 小高 陽樹  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードiPS細胞 / 大脳皮質 / 脳疾患 / 神経細胞 / オルガノイド / iPS / 神経科学 / 脳神経疾患
研究成果の概要

多能性幹細胞であるiPS細胞より、2次元分散ニューロンおよび立体的構造を有する大脳皮質様オルガノイドを作成し、それらヒトニューロンを用いて、メープルシロップ尿症、副腎白質ジストロフィー、およびプロピオン酸血症など、発達障害・精神発達遅延などがみられる疾患病態の解析を試みた。メープルシロップ尿症やプロピオン酸血症のiPS細胞より神経分化させたケースでは、健常ニューロンに比べ、著しい神経伝達物質放出機能の低下など、病態と関連するであろう知見が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでの脳研究では、生きたヒト脳を使用することは極めて困難であったため、動物個体レベルもしくは動物脳より分散させた初代培養ニューロンを用いたアプローチが主であった。本研究では、これまでの動物を用いた研究の弱点を克服するiPS細胞由来のヒトニューロンを用いて、メープルシロップ尿症、副腎白質ジストロフィー、およびプロピオン酸血症などの有効な治療法がみつかっていない疾患において、細胞・分子レベルでの病態解析に成功した。特に、メープルシロップ尿症やプロピオン酸血症では、機能的ニューロンにおいて、それぞれ固有の脆弱性を発見し、これが今後の病態解明および新規薬剤スクリーニングに役立つ可能性を示した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Basic fibroblast growth factor increased glucocorticoid receptors in cortical neurons through MAP kinase pathway2018

    • 著者名/発表者名
      Numakawa Tadahiro、Odaka Haruki、Adachi Naoki、Chiba Shuichi、Ooshima Yoshiko、Matsuno Hitomi、Nakajima Shingo、Yoshimura Aya、Fumimoto Kazuhiro、Hirai Yohei、Kunugi Hiroshi
    • 雑誌名

      Neurochemistry International

      巻: 118 ページ: 217

    • DOI

      10.1016/j.neuint.2018.06.009

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Actions of Brain-Derived Neurotrophin Factor in the Neurogenesis and Neuronal Function, and Its Involvement in the Pathophysiology of Brain Diseases2018

    • 著者名/発表者名
      Numakawa Tadahiro、Odaka Haruki、Adachi Naoki
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 19 号: 11 ページ: 3650-3650

    • DOI

      10.3390/ijms19113650

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Sox2 promoter-driven CD63-GFP transgenic rat model allows tracking of neural stem cell-derived extracellular vesicles2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura A., Adachi N., Matsuno H., Kawamata M., Yoshioka Y., Kikuchi H., Odaka H., Numakawa T., Kunugi H., Ochiya T.* & Tamai Y.
    • 雑誌名

      Disease Models & Mechanisms

      巻: 11 号: 1 ページ: 028779-028779

    • DOI

      10.1242/dmm.028779

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Actions of Brain-Derived Neurotrophic Factor and Glucocorticoid Stress in Neurogenesis.2017

    • 著者名/発表者名
      Numakawa T.*, Odaka H. & Adachi N.
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 18 号: 11 ページ: 2312-2312

    • DOI

      10.3390/ijms18112312

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impact of glucocorticoid on neurogenesis.2017

    • 著者名/発表者名
      Odaka H., Adachi N. & Numakawa T.
    • 雑誌名

      Neural Regeneration Research

      巻: 12 号: 7 ページ: 1028-1035

    • DOI

      10.4103/1673-5374.211174

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Generation of a novel transgenic rat model for tracing extracellular vesicles in body fluids2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura A, Kawamata M, Yoshioka Y, Katsuda T, Kikuchi H, Nagai Y, Adachi N, Numakawa T, Kunugi H, Ochiya T, Tamai Y.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 31172-31172

    • DOI

      10.1038/srep31172

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chronic glucocorticoid exposure suppressed the differentiation and survival of embryonic neural stem/progenitor cells: Possible involvement of ERK and PI3K/Akt signaling in the neuronal differentiation2016

    • 著者名/発表者名
      Odaka H, Numakawa T, Yoshimura A, Nakajima S, Adachi N, Ooshima Y, Inoue T, Kunugi H.
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: 113 ページ: 28

    • DOI

      10.1016/j.neures.2016.07.002

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Negative regulation of microRNA-132 in expression of synaptic proteins in neuronal differentiation of embryonic neural stem cells2016

    • 著者名/発表者名
      Aya Yoshimura, Tadahiro Numakawa, Haruki Odaka, Naoki Adachi, Yoshitaka Tamai, Hiroshi Kunugi
    • 雑誌名

      Neurochemistry International

      巻: 97 ページ: 26

    • DOI

      10.1016/j.neuint.2016.04.013

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] SIALIDOSIS NEURONS FROM PATIENT-DERIVED INDUCED PLURIPOTENT STEM CELL EXHIBIT SYNAPTIC DYSFUNCTION2018

    • 著者名/発表者名
      Haruki Odaka, Tadahiro Numakawa, Minami Soga, Jun Kido, Ryutaro Kajihara, Toshika Okumiya, Hirokazu Furuya, Takafumi Inoue, Takumi Era
    • 学会等名
      ISSCR 2018 - The International Society of Stem Cell Research Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ゴーシェー病II 型患者由来のiPS 細胞を使用した薬剤スクリーニングシステムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      城戸 淳、沼川 忠広、松本 志郎、小高 陽樹、曽我 美南、梶原 隆太郎、 遠藤 文夫、中村 公俊、江良 択実
    • 学会等名
      第59回日本先天性代謝異常学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] シアリドーシス患者iPS 細胞を用いた神経障害の病理学的解析2017

    • 著者名/発表者名
      小髙 陽樹、沼川 忠広、曽我 美南、城戸 淳、梶原 隆太郎、奥宮 敏可、古谷博和、井上 貴文、江良 択実
    • 学会等名
      第59回日本先天性代謝異常学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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