カルモジュリン遺伝子関連不整脈疾患の病態解析と新規治療法の開発

• 研究課題/領域番号: 17H06806
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 循環器内科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山本 雄大 京都大学, 医学部附属病院, 研究員 (10802762)
• 研究期間 (年度): 2017-08-25 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: カルモジュリン / 不整脈 / iPS細胞 / QT延長症候群 / 遺伝子治療 / 循環器・高血圧 / ゲノム

研究実績の概要

近年、カルモジュリンをコードするCALM遺伝子の変異により若年発症の致死性遺伝性不整脈疾患であるカルモジュリン遺伝子関連不整脈疾患（QT延長症候群、カテコラミン誘発性心室頻拍）が引き起こされることが報告されたが、発症機序等については今だ不明な点が多い。カルモジュリンはユビキタスに発現するCa2+検知タンパクであり、３つの異なる遺伝子（CALM1-3）が全く同一のアミノ酸配列のタンパクをコードするユニークな分子である。心筋細胞において、カルモジュリンは心臓L型Ca2+チャネル（LTCC）をはじめとする複数のイオンチャネル、RyR2など多くのタンパクの働きを制御している。特に心筋細胞の活動電位形成に関しては、Ca2+と複合体を形成し、LTCCの不活性化を促進する重要な働きを担っている。
本研究ではカルモジュリン遺伝子関連不整脈疾患の病態解析と新規治療法の開発を目的として、複数の患者（CALM2-N98S, CALM2-D134H変異）よりiPS細胞を樹立、心筋細胞へ分化誘導後、患者由来心筋細胞を用いてパッチクランプ法を用いた電気生理学的解析を行った。活動電位の解析においては、患者由来心筋ではいずれの変異においても健常人由来心筋と比較して有意な活動電位持続時間の延長が認められた。またLTCCの解析においては、L型Ca2+チャネルの不活性化遅延による機能更新が認められた。本研究の結果より、変異カルモジュリンによりLTCCの不活性化が障害され、活動電位持続時間が延長することがカルモジュリン遺伝子関連QT延長症候群の原因であると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a Patient-Derived Induced Pluripotent Stem Cell Model for the Investigation of <i>SCN5A</i>-D1275N-Related Cardiac Sodium Channelopathy (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayano M, Makiyama T
  • 雑誌名: Circulation Journal 巻: 81 号: 12 ページ: 1783-1791
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-17-0064
  • NAID: 130006219109
  • ISSN: 1346-9843, 1347-4820
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gene-Based Risk Stratification for Cardiac Disorders in LMNA Mutation Carriers. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiuchi S, Makiyama T, Aiba T, Nakajima K, Hirose S, Kohjitani H, Yamamoto Y, Harita T, Hayano M, Wuriyanghai Y, Chen J, Sasaki K, Yagihara N, Ishikawa T, Onoue K, Murakoshi N, Watanabe I, Ohkubo K, Watanabe H, Ohno S, Doi T, Shizuta S, Minamino T, et.al
  • 雑誌名: Circ Cardiovasc Genet. 巻: 6 号: 6
  • DOI: 10.1161/circgenetics.116.001603
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] l-cis-Diltiazem ameliorates impaired calcium channel inactivation in a patient-specific stem cell model of long-QT syndrome with a calmodulin mutation (2017)
  • 著者名/発表者名: 横井文香、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: Basic Cardiovascular Sciences (BCVS) Scientific Sessions 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Gene-based Risk Stratification for Cardiac Disorders in LMNA Mutation Carriers (2017)
  • 著者名/発表者名: 西内英、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: European Society of Cardiology (ESC) Congress 2017
  • 国際学会
• [学会発表] CALM2-D134H Mutation Associated with Long-QT Syndrome Delayed Inactivation of L-type Ca2+ Currents in Human iPS Cells Derived Cardiomyocytes (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本雄大、牧山武
  • 学会等名: American Heart Association (AHA) Scientific Sessions 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Human iPSC-Derived Myocyte Model of SCN5A-D1275N-Related Cardiac Sodium Channelopathy Reveals Diminished Sodium Currents Resulting From Enhanced Protein Degradation (2017)
  • 著者名/発表者名: 早野護、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: American Heart Association (AHA) Scientific Sessions 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Establishment of Homozygous LMNA Knockout Human Induced Pluripotent Stem Cells For Analyzing Disease-causing Mechanism of Laminopathies (2017)
  • 著者名/発表者名: Wuriyanghai Yimin、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: American Heart Association (AHA) Scientific Sessions 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Novel Mathematical Models of All Subtypes of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes (2017)
  • 著者名/発表者名: 糀谷泰彦、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: American Heart Association (AHA) Scientific Sessions 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Modelling long-QT syndrome type 3 associated with near-miss sudden infant death syndrome using human-induced pluripotent stem cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬紗也子、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: American Heart Association (AHA) Scientific Sessions 2017
  • 国際学会
• [学会発表] CALM2-D134H Mutation Associated with Long-QT Syndrome Prevents Inactivation of L-type Ca2+ Currents in Human iPS Cells Derived Cardiomyocytes (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本雄大、牧山武
  • 学会等名: APHRS2017 and JHRS2017
  • 国際学会