Fuchs角膜内皮変性症のトリプレットリピート伸長が病態に与える影響の解明

• 研究課題/領域番号: 18K16947
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分56060:眼科学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 宮井 尊史 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (40599007)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 角膜ジストロフィ / ゲノム編集 / 角膜内皮 / Fuchs角膜内皮ジストロフィ / TCF4 / Fuchs角膜変性症 / 角膜内皮細胞 / トリプレットリピート / RNA seq / 全ゲノムシーケンス / Fuchs角膜内皮変性症 / CRISPR/Cas9 / RNAseq / フックス角膜内皮変性症 / RNA-seq

研究成果の概要

外来のFuchs角膜内皮変性症患者から採取した41人分のDNAに対してSTR assayおよびRepeat primed PCRを行い、TCF4のリピート伸長は8人(19.5%）に認められた。不死化角膜内皮細胞HCEnCのリピートをCRISPR-Cas9を用いて切断し、リピートノックアウト細胞株の作成に成功した。この細胞株は光学顕微鏡による表現型、細胞増殖曲線、TCF4の遺伝子発現量に違いがなかった。HCEｎCに対して60および80リピートのドナーを用いリピートノックイン細胞株の作成にも成功した。80リピートノックイン細胞株ではRNA凝集、TCF4遺伝子発現の増加がみられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題における検討において、世界で角膜移植の約４０％を占めるFuchs角膜内皮変性症について本邦の症例のDNA解析を行い、TCF4遺伝子のリピート伸長型が一定の比率を占めることを確認できた。また、CRISPR-Cas9を用いて角膜内皮細胞株のリピートのノックアウトおよびノックインに成功し、リピート切断治療の可能性および、リピート伸長によるRNA凝集という細胞内の病態を反映するモデルを作成できた。今後のFuchs角膜内皮変性症の病態解明および治療法の検討にあたり、大変有用なモデル細胞で学術的、社会的意義があると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Generation of mouse model of TGFBI-R124C corneal dystrophy using CRISPR/Cas9-mediated homology-directed repair (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitamoto Kohdai、Taketani Yukako、Fujii Wataru、Inamochi Aya、Toyono Tetsuya、Miyai Takashi、Yamagami Satoru、Kuroda Masahiko、Usui Tomohiko、Ouchi Yasuo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 2000-2000
  • DOI: 10.1038/s41598-020-58876-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ultraviolet A light induced DNA damage and estrogen-DNA adducts in Fuchs endothelial corneal dystrophy causing females to be more affected. (2020)
  • 著者名/発表者名: Liu C, Miyajima T, Melangath G, Miyai T, Vasanth S, Deshpande N, Kumar V, Ong Tone S, Gupta R, Zhu S, Vojnovic D, Chen Y, Rogan EG, Mondal B, Zahid M, Jurkunas UV.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 117 号: 1 ページ: 573-583
  • DOI: 10.1073/pnas.1912546116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of 5-Year Clinical Results of Descemet and Non-Descemet Stripping Automated Endothelial Keratoplasty. (2020)
  • 著者名/発表者名: Omoto T, Toyono T, Inoue T, Shirakawa R, Yoshida J, Miyai T, Yamagami S, Usui T.
  • 雑誌名: Cornea. 巻: 39 号: 5 ページ: 573-577
  • DOI: 10.1097/ico.0000000000002211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple oral mucosal epithelial transplantation in a rabbit model (2019)
  • 著者名/発表者名: Inamochi Aya、Tomioka Akiko、Kitamoto Kohdai、Miyai Takashi、Usui Tomohiko、Aihara Makoto、Yamagami Satoru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 18088-18088
  • DOI: 10.1038/s41598-019-54571-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Huge Corneal Fibroma. (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujita A, Ushiku T, Miyai T.
  • 雑誌名: Ophthalmology. 巻: 126 号: 11 ページ: 1526-1526
  • DOI: 10.1016/j.ophtha.2019.06.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of PINK1-Parkin-Mediated Mitophagy Degrades Mitochondrial Quality Control Proteins in Fuchs Endothelial Corneal Dystrophy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyai T, Vasanth S, Melangath G, Deshpande N, Kumar V, Benischke AS, Chen Y, Price MO, Price FW Jr, Jurkunas UV.
  • 雑誌名: Am J Pathol. 巻: 189 号: 10 ページ: 2061-2076
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2019.06.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Severity Assessment of Acute Hydrops Due to Recurrent Keratoconus after Penetrating Keratoplasty Using Anterior Segment Optical Coherence Tomography (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujita Asahi、Yoshida Junko、Toyono Tetsuya、Usui Tomohiko、Miyai Takashi
  • 雑誌名: Current Eye Research 巻: 44 号: 11 ページ: 1189-1194
  • DOI: 10.1080/02713683.2019.1629597
  • 査読あり
• [雑誌論文] Retinal dystrophy associated with Danon disease and pathogenic mechanism through LAMP2-mutated retinal pigment epithelium (2019)
  • 著者名/発表者名: Fukushima Masaya、Inoue Tatsuya、Miyai Takashi、Obata Ryo
  • 雑誌名: European Journal of Ophthalmology 巻: - 号: 3 ページ: 570-578
  • DOI: 10.1177/1120672119832183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fuchs Endothelial Corneal Dystrophy and Mitochondria (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyai Takashi
  • 雑誌名: Cornea 巻: 37 号: 1 ページ: S74-S77
  • DOI: 10.1097/ico.0000000000001746
• [雑誌論文] Characteristics and risk factors of recurrent keratoconus over the long term after penetrating keratoplasty (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Junko、Murata Hiroshi、Miyai Takashi、Shirakawa Rika、Toyono Tetsuya、Yamagami Satoru、Usui Tomohiko
  • 雑誌名: Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology 巻: 256 号: 12 ページ: 2377-2383
  • DOI: 10.1007/s00417-018-4131-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Descemet Stripping Automated Endothelial Keratoplasty for Failed Penetrating Keratoplasty (2018)
  • 著者名/発表者名: Omoto Takashi、Sakisaka Toshihiro、Toyono Tetsuya、Yoshida Junko、Shirakawa Rika、Miyai Takashi、Yamagami Satoru、Usui Tomohiko
  • 雑誌名: Cornea 巻: 37 号: 4 ページ: 462-465
  • DOI: 10.1097/ico.0000000000001531
  • 査読あり
• [雑誌論文] 【リピート病の病態機構UPDATE-RNA毒性とRAN翻訳】 Fuchs角膜内皮変性症におけるリピート病態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮井尊史
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 267 ページ: 814-816
• [学会発表] CTG repeat excision in TCF4 gene of corneal endothelium with CRISPR-cas9 (2019)
  • 著者名/発表者名: Takashi Miyai, Kodai Kitamoto, Yukako Taketani, Yasuo Ouchi, Tomohiko Usui
  • 学会等名: 第123回 日本眼科学会総会
• [学会発表] Genome-editing with CRISPR-cas9 system targeting intronic CTG repeat of TCF4 gene in corneal endothelium. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takashi Miyai, Kodai Kitamoto, Yukako Taketani, Yasuo Ouchi, Tomohiko Usui
  • 学会等名: The Association forResearch in Vision and Ophthalmology 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of mitochondrial fission inhibitor, Mdivi-1, on apoptosis related pathway in corneal endothelium (2019)
  • 著者名/発表者名: Takashi Miyai
  • 学会等名: The 16th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine & The 19th Conference of Japanese Society of Mitochondrial Research and Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] 角膜クロスリンキング (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮井尊史
  • 学会等名: 第73回 日本臨床眼科学会
• [学会発表] CRISPR-Cas9を用いた角膜内皮細胞におけるTCF4遺伝子のCTGリピート部位の切除 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮井尊史
  • 学会等名: 日本眼科学会総会
• [学会発表] Genome-editing with CRISPR-Cas9 system targeting intronic CTG repeat of TCF4 gene in corneal endothelium. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takashi Miyai
  • 学会等名: Association for Research in Vision and Ophthalmology
  • 国際学会