| 研究課題/領域番号 |
19K17382
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分52050:胎児医学および小児成育学関連
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| 研究機関 | 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛 |
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研究代表者 |
大澤 麻登里 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 小児科学, 助教 (40792180)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | DNM1-L / ミトコンドリア疾患 / iPS細胞 / 分化心筋細胞 / ミトコンドリア / 心筋症 / 心不全 / 心筋細胞 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
DNM1-L(Dynamin-1-like protein) はミトコンドリアの分裂とマイトファジーに関連すると言われ、DNM1-Lに相同するDrp1 (Dynamin-related protein 1)ノックアウトマウスにおいて心筋症を発症することが報告されている。しかし発症機序については不明な点が多く、ヒト心筋細胞を用いた既報告はない。今回我々はDNM1-L 変異を有するヒト疾患iPS細胞を樹立した。そこで、心筋細胞を分化・誘導し、ミトコンドリア形態やATP産生能評価、マイトファジー異常の有無の確認、心筋細胞の機能解析を行うことで心筋症発症機序を明らかにし、新規治療法の開発に結びつける。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的 は、DNM1-L 変異ヒト疾患iPS細胞由来の分化心筋において、ミトコンドリア形態ならびにミトコンドリア機能評価、分化心筋細胞の機能解析を行 うことで、1)DNM1-L変異に伴う異常ミトコンドリアの増加が心筋症・心不全の原因となっていること、2)ミトコンドリア分裂異常・マイトファジー異常を改 善させ、異常ミトコンドリアを適切に処理することが心筋症・心不全の改善につながることを明らかにし、これによりミトコンドリア心筋症の発症機序を解明す ることである。
前年度は、疾患由来分化心筋細胞で、1) 著しく伸長した管状のミトコンドリア形態異常、2) ミトコンドリア膜電位低下並びに酸素消費速度の低下を確認できた。本年度においては、分化心筋細胞での機能実験に進むことができた。我々は、高精度ライブセルイメージングシステム(SONY SI8000)における拍動心筋細胞の収縮能・拡張能の評価、ならびにAxion BiosystemsにおけるField Potential（心筋細胞の活動電位による、細胞外の電位変化)の測定、インピーダンス測定による収縮能評価を実施した。それにより、疾患由来分化心筋細胞ではコントロールと比較をして、収縮能・拡張能の低下を低することを確認できた。また、イソプロテレノール投与による陽性変力作用・変時作用増強において、疾患由来分化心筋細胞では収縮能の立ち上がりがコントロールとの比較で乏しいことを確認した。更にCaイメージングでの解析においても、Ca動態の異常を示唆するデータを得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は疾患iPS細胞由来分化心筋細胞の機能解析を重点的に行うことを当初から目的としていた。
薬剤応答試験等、実験系の確立が順調であり、目的とするデータを大きな障害なく得られたため、概ね順調であったと考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
分化心筋細胞の収縮能・拡張能、カルシウム動態、ミトコンドリアのATP産生などの機能解析の更なる詳細な解析を行う。これによりミトコンドリア機能低下と収縮能・拡張能低下を結び付ける。また疾患由来分化心筋細胞におけるマイトファジー異常の有無についても検証する。疾患iPS細胞のDNM1-L変異をゲノム編集により正常化し心筋細胞に分化させて解析を行い、疾患由来分化心筋細胞におけるミトコンドリア形態異常・機能異常、心筋細胞機能異常、ならびにマイトファジー異常の正常化を確認する。さらに、正常iPS細胞にさまざまなDNM1-L変異を導入して心筋に分化させ、遺伝子変異の種類と心筋障害の重症度や異常所見の相関を検討する。これらの結果を合わせて、ミトコンドリアならびにマイトファジー機能低下が心筋機能低下の原因であることを証明する。確立した解析系を用いて、ミトコンドリア機能を改善させることによる心機能改善薬の創薬研究を行い、新規心不全治療薬の開発につなげる。
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