ヘッジホッグシグナル異常症に対するゲノム編集と先制医療

• 研究課題/領域番号: 16K09960
• 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: 小児科学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 藤井 克則 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (70344992)
• 研究分担者: 宮下 俊之 北里大学, 医学部, 教授 (60174182) ; 梅澤 明弘 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 再生医療センター, 副所長/再生医療センター長 (70213486)
• 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: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: ヘッジホッグ / Gorlin症候群 / 基底細胞母斑症候群 / 基底細胞癌 / 髄芽腫 / 皮膚線維芽細胞 / iPS細胞 / ヘッジホッグシグナル / ゴーリン症候群 / PTCH1 / 高発癌性疾患 / シグナル伝達 / 脳神経疾患 / 再生医学 / 遺伝学 / ゲノム

研究成果の概要

ヘッジホッグ経路は高度に保存された細胞増殖シグナルであり、その異常はヒト奇形と発癌を来す。Gorlin症候群4名の皮膚線維芽細胞より作製したiPS細胞(GS-iPSC)と正常iPS細胞（WT-iPSC）用い、SFEBq法により神経前駆細胞（GS-NPCおよびWT-NPC）を作製した。WT-NPCはWT-iPSCと比較して非常に低いGLI1発現レベルを示す一方、GS-NPCではiPSCと同様のGLI1発現レベルを示した。GS-NPCではSMO阻害剤により著明にGLI1発現が抑制された一方、WT-NPCではGLI１の発現自体が著明に亢進しており薬剤スクリーニング系としての有用性が判明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、世界初のGorlin症候群iPS細胞を作製し、ヘッジホッグシグナルの発生段階での特性を解明したことは大きな学術的成果といえる。特にGorlin iPS細胞を分化誘導させることで、未分化な状態から神経分化に移行した時点でヘッジホッグシグナルが最も亢進し阻害剤が効果的に働くこと、また遺伝子変異がある場合には亢進が持続して癌化に至ることが解明したことは、個体が発生から組織分化する過程でヘッジホッグ経路を始めとした多様なシグナル系が選択的に活性化されることを示した点で興味深い。本研究でGorlin症候群由来のiPS細胞はヘッジホッグシグナル異常症の疾患モデルとして有用であることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Gorlin症候群の遺伝子診断 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮下俊之、高山吉永
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 268 ページ: 123-126
• [雑誌論文] MicroRNAs profiling in fibroblasts derived from patients with Gorlinsyndrome (2019)
  • 著者名/発表者名: Shiohama T., Fujii K., Miyashita T., Takatani T., Ikehara H., Uchikawa H., Motojima T., Uchida T, Shimojo N
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel PTCH1 mutation in basal cell nevus syndrome with rare craniofacial features (2019)
  • 著者名/発表者名: Murata Y, Kurosaka H, Ohata Y, Aikawa T, Takahata S, Fujii K, Miyashita T, Morita C, Inubushi T, Kubota T, Sakai N, Ozono K, Kogo M, Yamashiro T.
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 6 号: 1 ページ: 16-16
  • DOI: 10.1038/s41439-019-0047-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nevoid basal cell carcinoma syndrome caused by splicing mutations in the PTCH1 gene. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kato, C., Fujii, K., Arai, Y., Hatsuse, H., Nagao, K., Takayama, Y., Kameyama, K., Fujii, K., and Miyashita, T.
  • 雑誌名: Familial Cancer 巻: 16 号: 1 ページ: 131-138
  • DOI: 10.1007/s10689-016-9924-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Brain morphology in children with nevoid basal cell carcinoma syndrome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiohama, T., Fuji, K., Miyashita, T., Mizuochi, H., Uchikawa, H., Shimojo, N.
  • 雑誌名: American Journal of Medical Genetics A 巻: 173 号: 4 ページ: 946-952
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.38115
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Somatic mosaicism containing double mutations in PTCH1 revealed by generation of induced pluripotent stem cells from nevoid basal cell carcinoma syndrome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikemoto, Y., Takayama, Y., Fujii, K., Masuda, M., Kato, C., Hatsuse, H., Fujitani, K., Nagao, K., Kameyama, K., Ikehara, H., Toyoda, M., Umezawa, A. and Miyashita, T.
  • 雑誌名: Journal of Medical Genetics 巻: － 号: 8 ページ: 579-584
  • DOI: 10.1136/jmedgenet-2016-104490
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 次世代シークエンサーを用いたGorlin症候群患者に発症した各種腫瘍の遺伝子解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 兼友裕大、高山吉永、初瀬洋美、藤谷和子、長尾 和右、亀山 孝三、宮下 俊之
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] MicroRNA analysis in dermal fibroblasts derived from Gorlin syndrome patients (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiohama, T. Fujii, K. Takatani, T. Miyashita, T. Ikehara, H. Fujita, M. Fukuhara, T. Shimojo, N.
  • 学会等名: 第59回日本小児神経学会学術集会
• [学会発表] 疾患特異的iPS細胞の解析を契機に発見された母斑基底細胞癌症候群のモザイク症例 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮下 俊之、高山吉永、藤井 克則、梅澤 明弘
  • 学会等名: 第23回日本家族性腫瘍学会学術集会
• [学会発表] 母斑基底細胞癌症候群患者由来のiPS細胞に見いだされたPTCH1遺伝子の体細胞モザイク変異 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山吉永、長尾 和右、宮下 俊之、藤井 克則
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Gorlin症候群責任遺伝子PTCH1のディープシークエンス解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 増田 木理、兼友裕大、高山吉永、初瀬洋美、藤谷和子、長尾 和右、亀山 孝三、藤井 克則、宮下 俊之
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] CRISPR/Cas9システムを用いたNBCCS疾患モデルiPS細胞の作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒井佑斗、加藤千勢、長尾和右、初瀬洋美、高山吉永、亀山孝三、梅澤 明弘、藤井 克則、宮下 俊之
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [備考] 千葉大学大学院医学研究院小児病態学神経グループ
  • URL: http://www.m.chiba-u.jp/dept/pediatrics/research/group/nerve/
• [備考] 千葉大学小児科 神経グループ
  • URL: https://www.pediatrics-chiba-u.org/research/group_nerve.html
• [備考] 千葉大学小児病態学神経グループ
  • URL: http://www.pediatrics-chiba-u.org/research/group_nerve.html