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レポーターノックイン疾患iPS細胞を用いた網膜色素変性の薬剤スクリーニング

研究課題

研究課題/領域番号 19K09977
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分56060:眼科学関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

本間 耕平  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任助教 (80462729)

研究分担者 小澤 洋子  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任准教授 (90265885)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードヒトiPS細胞 / 網膜色素変性 / 網膜視細胞 / 活性酸素種 / ドラッグスクリーニング / ゲノム編集 / 網膜色素変性症
研究開始時の研究の概要

先行研究で、申請者らは網膜視細胞の変性をきたす網膜色素変性症患者由来iPS細胞を作製した。また、近年開発されたゲノム編集技術により、網膜視細胞を特異的に標識できるノックインiPS細胞のラインを樹立した。そこで本研究では、これらの蛍光タンパク質標識された分化視細胞を用いて、網膜色素変性患者由来視細胞と正常視細胞を比較することにより、各原因遺伝子が引き起こす(1)細胞死関連シグナル遺伝子発現や、(2)代謝物の産生に与える影響を調べ、(3)蛍光タンパク質標識を指標とした薬剤スクリーニングを行う。

研究成果の概要

申請者らは先行研究で、網膜視細胞の変性をきたす網膜色素変性症患者由来iPS細胞を作製し、網膜視細胞を特異的に標識できるノックインiPS細胞のラインを樹立した。本研究では、1)各原因遺伝子が引き起こす網膜視細胞死に関連するシグナル遺伝子発現を調べた。2)ミトコンドリア病MELASの疾患iPS細胞を用いることで疾患に関与する代謝物の影響を調べ、酸化ストレスが関与していることを明らかにし、タウリンがこれらのシグナルを緩和することを明らかにした。3)MELASの疾患iPS細胞の2-デオキシグルコースに対する脆弱性を指標とした薬剤スクリーニングを行い、候補となる化合物をスクリーニングできる系を構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

網膜色素変性症は、緑内障、糖尿病網膜症に次いで日本国内第3位の主要な失明原因となっている(厚生労働省資料)。様々な遺伝子の変異により、網膜で光を感受する視細胞が細胞死を引き起こす。近年の遺伝子解析技術の発達により、これまでに200以上の原因遺伝子が特定されているが、未だその遺伝子変異による遺伝子発現や、それに伴うエネルギー代謝変化による視細胞死のメカニズムについて、詳細は明らかではなく、これらを防ぐ治療法は現在存在しない。本研究では、ノックインiPS細胞を利用して、網膜変性の疾患メカニズムを詳細に解析し、それぞれの疾患に対応したいくつかの新規治療方法を提案することができた。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Taurine rescues mitochondria-related metabolic impairments in the patient-derived induced pluripotent stem cells and epithelial-mesenchymal transition in the retinal pigment epithelium2021

    • 著者名/発表者名
      Homma Kohei、Toda Eriko、Osada Hideto、Nagai Norihiro、Era Takumi、Tsubota Kazuo、Okano Hideyuki、Ozawa Yoko
    • 雑誌名

      Redox Biology

      巻: 41 ページ: 101921-101921

    • DOI

      10.1016/j.redox.2021.101921

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neuroprotective Effect of 4-Phenylbutyric Acid against Photo-Stress in the Retina2021

    • 著者名/発表者名
      Guzman Mendoza Naymel Alejandra、Homma Kohei、Osada Hideto、Toda Eriko、Ban Norimitsu、Nagai Norihiro、Negishi Kazuno、Tsubota Kazuo、Ozawa Yoko
    • 雑誌名

      Antioxidants

      巻: 10 号: 7 ページ: 1147-1147

    • DOI

      10.3390/antiox10071147

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ADIPOR1 deficiency-induced suppression of retinal ELOVL2 and docosahexaenoic acid levels during photoreceptor degeneration and visual loss2021

    • 著者名/発表者名
      Osada Hideto、Toda Eriko、Homma Kohei、Guzman Naymel A.、Nagai Norihiro、Ogawa Mamoru、Negishi Kazuno、Arita Makoto、Tsubota Kazuo、Ozawa Yoko
    • 雑誌名

      Cell Death & Disease

      巻: 12 号: 5 ページ: 458-458

    • DOI

      10.1038/s41419-021-03741-5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Antioxidant effects of Taurine in the MELAS patient-derived induced pluripotent stem cells and the suppression of EMT signals in retinal pigment epithelium.2021

    • 著者名/発表者名
      Homma K, Tsubota K, Okano H, Ozawa Y.
    • 学会等名
      The International Society for Stem Cell Research (ISSCR) 2021.
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] タウリンはミトコンドリア病MELAS疾患iPS細胞の代謝不全と網膜色素上皮細胞の上皮間葉転換を抑制する.2021

    • 著者名/発表者名
      本間耕平, 坪田一男, 岡野栄之, 小沢洋子.
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア病疾患iPS細胞を用いたドラッグスクリーニングシステム構築.2021

    • 著者名/発表者名
      本間耕平, 坪田一男, 岡野栄之, 小沢洋子.
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of retinal disease mechanism by using MELAS patient-derived induced pluripotent stem cell lines2020

    • 著者名/発表者名
      Kohei Homma; Toshio Narimatsu; Kazuo Tsubota; Hideyuki Okano; Yoko Ozawa.
    • 学会等名
      ARVO Annual Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ミトコンドリア脳筋症疾患iPS細胞由来網膜色素上皮細胞の遺伝子発現解析2020

    • 著者名/発表者名
      本間 耕平、坪田一男、岡野栄之、小澤 洋子
    • 学会等名
      第41回日本炎症・再生医学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of degeneration mechanism in retinal pigment epithelium-derived from human induced pluripotent stem cells with mitochondria DNA mutation.2020

    • 著者名/発表者名
      Kohei Homma, Toshio Narimatsu, Kazuo Tsubota, Hideyuki Okano, Yoko Ozawa.
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア病疾患iPS細胞由来網膜色素上皮細胞の変性メカニズム解析2020

    • 著者名/発表者名
      本間 耕平、坪田一男、岡野栄之、小澤 洋子
    • 学会等名
      第23回 視覚科学フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア病疾患iPS細胞由来網膜色素上皮細胞を用いた網膜変性メカニズム解析2019

    • 著者名/発表者名
      本間 耕平
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of energy metabolism in retinal pigment epithelium of age-related macular degeneration models.2019

    • 著者名/発表者名
      本間 耕平
    • 学会等名
      反分野的生物医療学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア機能不全モデルにおける網膜色素上皮細胞の機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      本間 耕平
    • 学会等名
      ミトコンドリアシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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