個別化医療を目的としたヒト不整脈源性右室心筋症モデル細胞の樹立と病態解明

• 研究課題/領域番号: 20K21602
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分53:器官システム内科学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 坂田 泰史 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00397671)
• 研究分担者: 肥後 修一朗 大阪大学, 医学系研究科, 特任准教授(常勤) (00604034) ; 彦惣 俊吾 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (30423164)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 不整脈原性心筋症 / 疾患iPS細胞 / ゲノム編集 / iPS細胞 / 遺伝子治療 / 不整脈源性右室心筋症

研究開始時の研究の概要

不整脈源性右室心筋症(ARVC)は、重篤な不整脈を来す難病です。現在のところ、この病気の進行を予防できる有効な治療法が存在しません。細胞と細胞をつなぐ介在板を構成するタンパク質のひとつであるプラコフィリン2(PKP2)はARVCの主要な原因遺伝子の一つです。本研究開発では、PKP2をターゲット遺伝子とし、疾患iPS細胞技術とゲノム編集技術を組み合わせ、ARVCを再現するヒトモデル細胞の樹立と、モデル細胞を用いた病態の解明、治療法の開発を目指します。介在板異常を対象に、その疾患メカニズムの解明を試み、より幅広い心筋症の分類、個々の病気に応じた個別化医療につなげることを目指します。

研究成果の概要

本研究開発では、不整脈原性心筋症症例からiPS細胞を樹立し、ゲノム編集技術を用いて、発症原因であるPKP2遺伝子変異を精密に改変した細胞を作製した。作製したiPS細胞をシート状に拍動する心筋細胞に分化させ、機能を解析した結果、PKP2タンパク質の減少に伴い、収縮力が低下すること、デスモゾームの形成異常が生じることを見出した。さらに、ゲノム編集を用いて、生きた細胞においてデスモゾーム動態を可視化するiPS分化心筋細胞を構築した。この細胞にアデノ随伴ウイルスによるPKP2遺伝子補充を行い、デスモゾーム回復過程を可視化するとともに、収縮力が改善することを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

不整脈原性心筋症には既存の心不全治療薬が奏功せず、進行した場合、心臓移植しか治療方法が残されていません。本研究ではプラコフィリン2タンパク質が欠損したiPS細胞由来分化心筋細胞を用いて、その病態解明を行い、遺伝子補充の治療概念を実証しました。精密に遺伝子を改変した不整脈原性心筋症モデル細胞、及びデスモゾームを可視化するイメージング細胞は、難治性心筋症に対する今後の治療法開発において、有用なプラットフォームを提供すると考えられます。

研究成果

• [雑誌論文] Phospholamban p.Arg14del Cardiomyopathy: A Japanese Case Series (2022)
  • 著者名/発表者名: Tabata Tomoka、Kuramoto Yuki、Ohtani Tomohito、Miyawaki Hiroshi、Miyashita Yohei、Sera Fusako、Kioka Hidetaka、Higo Shuichiro、Asano Yoshihiro、Hikoso Shungo、Sakata Yasushi
  • 雑誌名: Internal Medicine 巻: 61 号: 13 ページ: 1987-1993
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.8594-21
  • NAID: 130008130223
  • ISSN: 0918-2918, 1349-7235
  • 年月日: 2022-07-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modeling reduced contractility and impaired desmosome assembly due to plakophilin-2 deficiency using isogenic iPS cell-derived cardiomyocytes (2022)
  • 著者名/発表者名: Inoue Hiroyuki、Nakamura Satoki、Higo Shuichiro、Shiba Mikio、Kohama Yasuaki、Kondo Takumi、Kameda Satoshi、Tabata Tomoka、Okuno Shota、Ikeda Yoshihiko、Li Junjun、Liu Li、Yamazaki Satoru、Takeda Maki、Ito Emiko、Takashima Seiji、Miyagawa Shigeru、Sawa Yoshiki、Hikoso Shungo、Sakata Yasushi
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 17 号: 2 ページ: 337-351
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2021.12.016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome Editing in Human Induced Pluripotent Stem Cells (hiPSCs) (2021)
  • 著者名/発表者名: Higo Shuichiro、Hikoso Shungo、Miyagawa Shigeru、Sakata Yasushi
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: - ページ: 235-245
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-1484-6_21
  • ISBN: 9781071614839, 9781071614846
• [雑誌論文] Phenotypic recapitulation and correction of desmoglein-2-deficient cardiomyopathy using human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (2021)
  • 著者名/発表者名: Shiba Mikio、Higo Shuichiro、Kondo Takumi、Li Junjun、Liu Li、Ikeda Yoshihiko、Kohama Yasuaki、Kameda Satoshi、Tabata Tomoka、Inoue Hiroyuki、Nakamura Satoki、Takeda Maki、Ito Emiko、Takashima Seiji、Miyagawa Shigeru、Sawa Yoshiki、Hikoso Shungo、Sakata Yasushi
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: 30 号: 15 ページ: 1384-1397
  • DOI: 10.1093/hmg/ddab127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Adeno-associated virus-mediated gene delivery promotes S-phase entry-independent precise targeted integration in cardiomyocytes (2020)
  • 著者名/発表者名: Kohama Yasuaki、Higo Shuichiro、Masumura Yuki、Shiba Mikio、Kondo Takumi、Ishizu Takamaru、Higo Tomoaki、Nakamura Satoki、Kameda Satoshi、Tabata Tomoka、Inoue Hiroyuki、Motooka Daisuke、Okuzaki Daisuke、Takashima Seiji、Miyagawa Shigeru、Sawa Yoshiki、Hikoso Shungo、Sakata Yasushi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 15348-15348
  • DOI: 10.1038/s41598-020-72216-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Modeling Reduced Contractility and Impaired Desmosome Assembly due to Plakophilin-2 Deficiency using Isogenic iPS Cell-Derived Cardiomyocytes (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Inoue,Satoki Nakamura,Shuichiro Higo,Mikio Shiba,Yasuaki Kohama,Takumi Kondo,Satoshi Kameda,Tomoka Tabata,Shota Okuno,Yoshihiko Ikeda,Junjun Li,Li Liu,Satoru Yamazaki,Maki Takeda,Emiko Ito,Seiji Takashima,Shigeru Miyagwa,Sawa Yoshiki,Shungo Hikoso,Yasushi Sakata
  • 学会等名: 第86回 日本循環器学会学術集会 YIA (Basic Research部門）優秀賞
• [学会発表] Development of Personalized Medicine Targeting Arrhythmogenic Cardiomyopathy Concealed in Advanced Heart Failure (2022)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Higo
  • 学会等名: 第 86 回日本循環器学会学術集会 幹細胞・遺伝子治療・心臓再生の最前線 Cutting-edge Science in Stem Cell, Gene Therapy, and Regeneration for Cardiovascular Disease
• [学会発表] 悪性心室性頻拍と重症心不全を特徴とする 日本におけるホスホランバン p.Arg14del心筋症の臨床像 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田端 智香,藏本 勇希,大谷 朋仁,宮脇 大,宮下 洋平,世良 英子,木岡 秀隆,肥後 修一朗,朝野 仁裕,彦惣 俊吾,坂田 泰史
  • 学会等名: 第25回日本心不全学会学術集会
• [学会発表] Modeling Augmented Sarcomeric Calcium Retention and Altered Calcium Handling Pathway by TNNT2 Δ160E Mutation using Isogenic Human iPS Cell-derived Cardiomyocytes (2021)
  • 著者名/発表者名: Takumi Kondo,Shuichiro Higo,Mikio Shiba,Yasuaki Kohama,Satoshi Kameda,Tomoka Tabata,Hiroyuki Inoue,Shota Okuno,Maki Takeda,Yuki Kuramoto,Jong-Kook Lee,Seiji Takashima,Shigeru Miyagawa,Shungo Hikoso,Yasushi Sakata
  • 学会等名: 第25回日本心不全学会学術集会YIA基礎部門優秀賞
• [学会発表] Strategies to Promote Homology-directed Repair in Post-mitotic Cardiomyocytes (2021)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Higo,Yasushi Sakata
  • 学会等名: ESC CONGRESS 2021 symposium CRISPR/Cas9 gene editing for heart disease: ready for prime time?
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 難治性心筋症に対する個別化医療 (2021)
  • 著者名/発表者名: 肥後修一朗
  • 学会等名: 第7回日本心筋症研究会 シンポジウム4「心筋症のゲノム研究最前線」
  • 招待講演
• [学会発表] トロポニンTΔ160E変異を有するアイソジェニックiPS心筋を用いた拡張相肥大型心筋症の病態解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 近藤匠巳,肥後修一朗,志波幹夫,小濱康明,亀田聡士,田端智香,井上裕之,奥野翔太,武田真季,藏本勇希,李鍾國,高島成二,宮川繁,彦惣俊吾,坂田泰史
  • 学会等名: 第7回日本心筋症研究会
• [学会発表] Development of Precision Medicine for Arrhythmogenic Cardiomyopathy using Isogenic Human Disease Model (2021)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Higo,Shungo Hikoso,Yasushi Sakata
  • 学会等名: 第85日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Drug discovery for cardiomyopathies using disease-specific iPSCs (2020)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Higo,Shungo Hikoso,Shigeru Miyagawa,Yoshiki Sawa,Yasushi Sakata
  • 学会等名: 第84回日本循環器学会学術集会 Modelling Cardiovascular Disease with Human iPS Cells: Current Status and Future Prospects
  • 招待講演
• [学会発表] Generation of Human Disease Model for Personalized Medicine Targeting Intractable Cardiomyopathy (2020)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Higo, Shungo Hikoso, Shigeru Miyagawa, Yoshiki Sawa, Yasushi Sakata
  • 学会等名: 第84回日本循環器学会学術集会 ESC-JCS Young Researchers Session
  • 招待講演
• [学会発表] 不整脈源性右室心筋症（ARVC）を迅速に再現するヒトモデル細胞の樹立 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中村 聡希,肥後 修一朗,志波 幹夫,小濱 康明,近藤 匠巳,亀田 聡士,田端 智香,井上 裕之,山崎 悟,武田 真季,高島 成二,宮川 繁,澤 芳樹,彦惣 俊吾,坂田 泰史
  • 学会等名: 第6回日本心筋症研究会
• [学会発表] Phenotypic Recapitulation and Correction of Desmoglein-2-deficient Cardiomyopathy using Human Induced Pluripotent Stem Cellderived Cardiomyocytes (2020)
  • 著者名/発表者名: 志波幹夫,肥後修一朗,近藤匠巳,李俊君,劉莉,小濱康明,亀田聡士,田端智香,井上裕之,中村聡希,武田真季,池田善彦,高島成二,宮川繁,澤芳樹,彦惣俊吾,坂田泰史
  • 学会等名: 第68回日本心臓病学会
• [学会発表] ハイコンテントイメージング・数値計算ソフトウェアを用いた心筋症iPS 分化心筋におけるカルシウム動態解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田端智香,肥後修一朗,増村雄喜,志波幹夫,小濱康明,近藤匠巳,亀田聡士,井上裕之,中村聡希,高島成二,宮川繁,澤芳樹,彦惣俊吾,坂田泰史
  • 学会等名: 第6回日本心筋症研究会
• [学会発表] Adeno-associated Virus-mediated Gene Delivery Promotes S-Phase Entry-independent Homology-directed Repair in Cardiomyocytes (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasuaki Kohama,Shuichiro Higo,Mikio Shiba,Takumi Kondo,Satoki Nakamura,Satoshi Kameda,Tomoka Tabata,Hiroyuki Inoue,Seiji Takashima,Shigeru Miyagawa,Yoshiki Sawa,Shungo Hikoso,Yasushi Sakata
  • 学会等名: 第24回日本心不全学会学術集会
• [図書] Heart View 疾患iPS細胞を用いた心筋症個別化医療へのアプローチ (2022)
  • 著者名/発表者名: 肥後 修一朗
  • 出版者: MEDICAL VIEW
• [図書] 医学のあゆみ (2021)
  • 著者名/発表者名: 肥後修一朗
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 医歯薬出版
• [備考] 重症心不全内科治療学グループ
  • URL: http://www.cardiology.med.osaka-u.ac.jp/?page_id=33635