iPS細胞を用いた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開発

• 研究課題/領域番号: 18K15847
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分53020:循環器内科学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山本 雄大 京都大学, 医学研究科, 研究員 (10802762)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: カルモジュリン / 不整脈 / iPS細胞 / QT延長症候群 / アンチセンス核酸 / 遺伝子治療 / アンチセンス / 遺伝性心疾患

研究成果の概要

カルモジュリン遺伝子関連不整脈疾患は若年発症で重篤な症状を引き起こすものの、その詳細な発症機序や不明であり、有効な治療法も確立されていない。本研究では疾患特異的iPS細胞モデルにおいて、パッチクランプ法を用いた電気生理学的解析により、緩徐活性型遅延整流性K電流（IKs）の記録を行い、新たな病態の一部を明らかにした。また新規治療法の開発としてアンチセンス核酸を用いた治療法に取り組んでおり、疾患特異的iPS細胞モデルにおいて有効性の評価を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

カルモジュリン関連不整脈疾患は若年発症で重篤な症状を引き起こすことが知られているが、その詳細な発症機序は不明な点が多く、有効な治療法も確立されておらず、本疾患の病態を解明し、新規治療法を開発する社会的な意義は大きい。本研究によりCALM2-N98S変異において、KCNQ1チャネルの機能障害を明らかにしたが、これは実際の治療法の選択に関して重要な知見であると考えられる。また、これまでの治療法とは異なりアンチセンス核酸を用いた治療法は変異カルモジュリンをターゲットとした全く新しい治療法であり、本質的な治療となる可能性があり、学術的意義は大きいと考える。

研究成果

• [雑誌論文] Phenotype-Based High-Throughput Classification of Long QT Syndrome Subtypes Using Human Induced Pluripotent Stem Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshinaga Daisuke、Baba Shiro、Makiyama Takeru、Shibata Hirofumi、Hirata Takuya、Akagi Kentaro、Matsuda Koichi、Kohjitani Hirohiko、Wuriyanghai Yimin、Umeda Katsutsugu、Yamamoto Yuta、Conklin Bruce R.、Horie Minoru、Takita Junko、Heike Toshio
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 13 号: 2 ページ: 394-404
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2019.06.007
  • NAID: 120006786948
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Calmodulinopathy(カルモジュリン遺伝子関連不整脈疾患) iPS細胞技術を用いた疾患モデルの作製と遺伝子治療へのアプローチ (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本 雄大,牧山 武
  • 雑誌名: 心電図 巻: 39 ページ: 273-282
  • NAID: 130007903608
• [雑誌論文] Clinical Manifestations and Long-Term Mortality in <i>Lamin A/C</i> Mutation Carriers From a Japanese Multicenter Registry (2018)
  • 著者名/発表者名: 14.Nakajima K, Aiba T, Makiyama T, Nishiuchi S, Ohno S, Kato K, Yamamoto Y, Doi T, Shizuta S, Onoue K, Yagihara N, Ishikawa T, Watanabe I, Kawakami H, Oginosawa Y, Murakoshi N, Nogami A, Aonuma K, Saito Y, Kimura T, Yasuda S, Makita N, Shimizu W, Horie M, Kusano K.
  • 雑誌名: Circulation Journal 巻: 82 号: 11 ページ: 2707-2714
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-18-0339
  • NAID: 40021697176
  • ISSN: 1346-9843, 1347-4820
  • 年月日: 2018-10-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complex aberrant splicing in the induced pluripotent stem cell?derived cardiomyocytes from a patient with long QT syndrome carrying KCNQ1-A344Aspl mutation (2018)
  • 著者名/発表者名: Wuriyanghai Yimin、Makiyama Takeru、Sasaki Kenichi、Kamakura Tsukasa、Yamamoto Yuta、Hayano Mamoru、Harita Takeshi、Nishiuchi Suguru、Chen Jiarong、Kohjitani Hirohiko、Hirose Sayako、Yokoi Fumika、Gao Jingshan、Chonabayashi Kazuhisa、Watanabe Ken、Ohno Seiko、Yoshida Yoshinori、Kimura Takeshi、Horie Minoru
  • 雑誌名: Heart Rhythm 巻: 15 号: 10 ページ: 1566-1574
  • DOI: 10.1016/j.hrthm.2018.05.028
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Modeling Overlap Syndrome Of Long QT And Brugada Syndrome Associated With CACNA1C-E1115K Which Alters Ion Selectivity With Induced Pluripotent Stem Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Asami Kashiwa, Takeru Makiyama, Hirohiko Kohjitani, Yimin Wuriyanghai, Yuta Yamamoto, Gao Jungshan, Hai Huang, Taisuke Ishikawa, Seiko Ohno, Futoshi Toyoda, , Seiichi Sato, Minoru Horie , Naomasa Makita, Takeshi Kimura.
  • 学会等名: 40th Heart Rhythm Scientific Sessions
  • 国際学会
• [学会発表] Automatic Computational Action Potential Analyzing System Enables Accurate Drug Response Interpretation and Prediction in Human Induced Pluripotent Stem Cell-derived Cardiomyocytes (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirohiko Kohjitani, Shigeya Kouda, Yukiko Himeno, Takeru Makiyama, Asami Kashiwa, Yimin Wuriyanghai, Yuta Yamamoto, Minoru Horie, Takeshi Kimura, Akinori Noma, Akira Amano.
  • 学会等名: 40th Heart Rhythm Scientific Sessions
  • 国際学会
• [学会発表] Structural Insights into Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia-associated RyR2 Mutant Channels using a Three-dimensional In Silico Model. (2019)
  • 著者名/発表者名: J. Gao, T. Makiyama, S. Ohno, Y. Yamamoto, Y. Wuriyanghai, H. Kohjitani, A. Kashiwa, H. Huang, K. Katou, M. Horie, T. Kimura.
  • 学会等名: European Society of Cardiology Congress 2019
  • 国際学会
• [学会発表] KCNQ1 Channel Dysfunction in human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes carrying a CALM2-N98S mutation associated with long QT syndrome (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuta Yamamoto, Takeru Makiyama, Yimin Wuriyanghai, Hirohiko Kohjitani, Sayako Hirose, Jingshan Gao, Asami Kashiwa, Huang Hai, Takanori Aizawa, Tomohiko Imamura, Taisuke Ishikawa, Seiko Ohno, Kazuhisa Chonabayashi, Hideki Motomura, Yoshinori Yoshida, Minoru Horie, Naomasa Makita, Takeshi Kimura
  • 学会等名: American Heart Association Scientific Sessions 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Morphological and electrophysiological characterization of homozygous lamin A/C knockout human induced-pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes. American Heart Association Scientific Sessions 2019 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yimin Wuriyanghai, Takeru Makiyama, Yuta Yamamoto, Hirohiko Kohjitani, Sayako Hirose, Jingshan Gao, Asami Kashiwa, Hai Huang, Takanori Aizawa, Tomohiko Imamura, Seiko Ohno, Minoru Horie, Takeshi Kimura
  • 学会等名: American Heart Association Scientific Sessions 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Response of KCNQ1 to Adrenergic Stimulation was Impaired in Human Induced Pluripotent Stem Cell-derived Cardiomyocytes Carrying a CALM2-N98S Mutation Associated with Long QT Syndrome. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuta Yamamoto, Takeru Makiyama, Yimin Wuriyanghai, Hirohiko Kohjitani, Sayako Hirose, Jingshan Gao, Asami Kashiwa, Huang Hai, Takanori Aizawa, Tomohiko Imamura, Taisuke Ishikawa, Seiko Ohno, Kazuhisa Chonabayashi, Hideki Motomura, Yoshinori Yoshida, Minoru Horie, Naomasa Makita, Takeshi Kimura
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session (APHRS2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Algorithmic Auto-Recreation System of hiPSC-CMs Simulation and Prediction of Drug Testing. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirohiko Kohjitani, Shigeya Kouda, Yukiko Himeno, Takeru Makiyama, Asami Kashiwa, Yimin Wuriyanghai, Yuta Yamamoto, Minoru Horie, Takeshi Kimura, Akinori Noma, Akira Amano
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session (APHRS2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Patients characteristics of idiopathic ventricular fibrillation carrying SCN5A mutations without Brugada or long QT syndrome. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takanori Aizawa, Takeru Makiyama, Hai Huang, Tomohiko Imamura, JingShan Gao, Yimin Wuriyanghai, Takeru Makiyama, Yuta Yamamoto, Hirohiko Kohjitani, Sayako Hirose, Jingshan Gao, Asami Kashiwa, Hai Huang, Wuriyanghai Yimin, Hirohiko Kohjitani, Yuta Yamamoto, Seiko Ohno, Minoru Horie
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session (APHRS2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Algorithmic Auto-Recreation System of hiPSC-CMs Simulation and Prediction of Drug Testing (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirohiko Kohjitani, Shigeya Kouda, Yukiko Himeno, Takeru Makiyama, Hai Huang, Jingshan Gao, Asami Kashiwa, Yimin Wuriyanghai, Daisuke Yoshinaga, Takeshi Kimura, Akira Amano.
  • 学会等名: 第83回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Overlapping Sick Sinus Syndrome Associated with SCN5A Mutations in Patients with Brugada Syndrome (2019)
  • 著者名/発表者名: Asami Kashiwa, Takeru Makiyama, Seiko Ohno, Hisaaki Aoki, Hirohiko Kohjitani Yimin Wuriyanghai, Yuta Yamamoto, Jingshan Gao, Huang Hai, Minoru Horie, Takeshi Kimura.
  • 学会等名: 第83回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Three-Dimensional Structural Analysis of Mutant Ryanodine Receptor Type 2 Channels Associated with Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia. (2019)
  • 著者名/発表者名: Jingshan Gao, Takeru Makiyama, Seiko Ohno, Yuta Yamamoto, Yimin Wuriyanghai, Hirohiko Kohjitani, Asami Kashiwa, Minoru Horie, Takeshi Kimura.
  • 学会等名: 第83回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Modeling Overlapping Phenotypes of Long-QT and Brugada Syndrome with CACNA1C-E1115K that Alters Ion Selectivity of the Cardiac L-Type Calcium Channel Using Induced Pluripotent Stem Cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Asami Kashiwa, Takeru Makiyama, Hirohiko Kohjitani, Yimin Wuriyanghai, Yuta Yamamoto, Jingshan Gao, Hai Huang, Taisuke Ishikawa, Seiko Ohno, Futoshi Toyoda, Seiichi Sato, Minoru Horie, Naomasa Makita, Takeshi Kimura
  • 学会等名: 第66回日本不整脈心電学会学術大会
• [学会発表] Algorithmic Auto-Recreation System of hiPSC-CMs Simulation and Prediction of Drug Testing. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirohiko Kohjitani, Shigeya Kouda, Yukiko Himeno, Takeru Makiyama, Hai Huang, Jingshan Gao, Asami Kashiwa, Yimin Wuriyanghai, Daisuke Yoshinaga, Takeshi Kimura, Akira Amano.
  • 学会等名: 第66回日本不整脈心電学会学術大会
• [学会発表] Single Cell Electrophysiological Analysis of iPS Cell-derived Cardiomyocytes Generated from Long-QT Syndrome Patients Carrying a CALM2 Mutation Using a Membrane Potential Imaging System. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuta Yamamoto, Takeru Makiyama(代発表), Yimin Wuriyanghai, Hirohiko Kohjitani, Sayako Hirose, Jingshan Gao, Asami Kashiwa, Huang Hai, Taisuke Ishikawa, Seiko Ohno, Kazuhisa Chonabayashi, Kenji Suda, Yoshinori Yoshida, Minoru Horie, Naomasa Makita, Takeshi Kimura,
  • 学会等名: 第66回日本不整脈心電学会学術大会
• [学会発表] Structural Insights into Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia-associated RyR2 Mutant Channels using a Three-dimensional in Silico Model. (2019)
  • 著者名/発表者名: Jingshan Gao, Takeru Makiyama, Seiko Ohno, Yuta Yamamoto, Yimin Wuriyanghai, Hirohiko Kohjitani, Asami Kashiwa, Hai Huang, Kouichi Katou, Minoru Horie, Takeshi Kimura.
  • 学会等名: 第66回日本不整脈心電学会学術大会
• [学会発表] Phenotype-based High-throughput Classification of Long-QT Syndrome Subtypes Using Human Induced Pluripotent Stem Cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yoshinaga, Shiro Baba, Takeru Makiyama, Hirofumi Shibata, Takuya Hirata, Kentaro Akagi, Koichi Matsuda, Hirohiko Kohjitani, Yimin Wuriyanghai, Katsutsugu Umeda, Yuta Yamamoto, Bruce R. Conklin, Minoru Horie, Junko Takita, Toshio Heike.
  • 学会等名: 第66回日本不整脈心電学会学術大会
• [学会発表] Complex aberrant splicing in the induce pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes from a patient with long-QT syndrome carrying KCNQ1-A344Aspl mutation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Wuriyanghai Y, Makiyama T, Sasaki K, Kamakura T, Yamamoto Y, Hayano M, Harita T, Nishiuchi S, Chen J, Kohjitani H, Hirose S, Yokoi F, Gao J, Chonabayashi K, Watanabe K, Ohno S, Yoshida Y, Kimura T, Horie M
  • 学会等名: 第66回日本不整脈心電学会学術大会
• [学会発表] Cell-specific Mathematical Modeling of hiPSC-CMs and Its Potential for Prediction of Drug Testing. (2018)
  • 著者名/発表者名: 糀谷泰彦、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: 23rd Annual Scientific Meeting of the International Society of Cardiovascular Pharmacotherapy
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Homozygous Lamin A/C Deficient Human Induced Pluripotent Stem Cell Model for Analyzing the Pathophysiological Mechanism of Lamin A/C-related Cardiomyopathy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Wuriyanghai Yimin、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: 23rd Annual Scientific Meeting of the International Society of Cardiovascular Pharmacotherapy
  • 国際学会
• [学会発表] Significance of cell-specific precise computer simulation using new mathematical models of human induced pluripotent stem cell derived cardiomyocyte in drug testing. (2018)
  • 著者名/発表者名: 糀谷泰彦、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: ESC Congress 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Overlapping Brugada Syndrome Associated with SCN5A Mutations in Patients with Sick Sinus Syndrome Treated with Permanent Pacemakers. (2018)
  • 著者名/発表者名: 柏麻美、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: The 11th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
  • 国際学会
• [学会発表] Single Cell Electrophysiological Analysis of iPS Cell-derived Cardiomyocytes generated from Long-QT syndrome patients carrying a CALM2 mutation using membrane voltage imaging system. (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本雄大、牧山武
  • 学会等名: The 11th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of Disease-Causing Mechanism of Lamin A/C-Related Cardiomyopathy Using Homozygous Lamin A/C Knock out Human Induced Pluripotent Stem Cell Model. (2018)
  • 著者名/発表者名: Wuriyanghai Yimin、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: The 11th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
  • 国際学会
• [学会発表] Three-dimensional Structural Analysis of Mutant Ryanodine Receptor Type 2 Channels Associated with Catecolaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia. (2018)
  • 著者名/発表者名: 高景山、山本雄大、牧山武
  • 学会等名: The 11th Asia Pacific Heart Rhythm Society Scientific Session
  • 国際学会
• [学会発表] The Inactivation of L-type Ca2+ Cannel was Impaired in Human iPS Cell Model of Long-QT Syndrome with CALM2-D134H Mutation. (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本雄大、牧山武
  • 学会等名: 第 82 回 日本循環器学会学術集会
  • 国際学会
• [学会発表] Single cell analysis of CALM-related iPS cell model using membrane voltage imaging system. (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本雄大、牧山武
  • 学会等名: 第 2 回 日本循環器学会基礎研究フォーラム
• [産業財産権] アンチセンスオリゴヌクレオチド医薬のスクリーニング方法 (2020)
  • 発明者名: 牧山武、山本雄大、入山友輔、近藤嘉紀、日高夕貴、石川龍太郎
  • 権利者名: 牧山武、山本雄大、入山友輔、近藤嘉紀、日高夕貴、石川龍太郎
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020
• [産業財産権] ＣＡＬＭ２のアンチセンスオリゴヌクレオチド (2020)
  • 発明者名: 入山友輔、近藤嘉紀、日高夕貴、石川龍太郎、牧山武、山本雄大
  • 権利者名: 入山友輔、近藤嘉紀、日高夕貴、石川龍太郎、牧山武、山本雄大
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020