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ミトコンドリア脳筋症に対する最新ゲノム編集技術を用いた革新的治療法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K07782
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52050:胎児医学および小児成育学関連
研究機関藤田医科大学

研究代表者

秦 龍二  藤田医科大学, 医学部, 教授 (90258153)

研究分担者 尾身 実  藤田医科大学, 医学部, 講師 (00400416)
八幡 直樹  藤田医科大学, 医学部, 講師 (60450607)
吉川 哲史  藤田医科大学, 医学部, 教授 (80288472)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードMELAS / iPS細胞 / TALEN / ゲノム編集 / ミトコンドリア病 / iPS / gene editing
研究開始時の研究の概要

【研究方法】:①変異mtDNAを標的としたTALEN pairを作製し、最も効率の良いTALEN pairを組み込んだAAVベクター(AAV-mtTALEN)を作製する。②MELAS患者由来iPS細胞より分化誘導した骨格筋細胞と神経細胞でのAAV-mtTALENの有効性と病態機構の解明を細胞(in vitro)レベルで検討する。③mtDNAにMELASと同様の点変異を持つMito-miceを用いて、遺伝子治療の有効性と病態機構の解明を、in vivoレベルで検討する。

研究成果の概要

申請者はゲノム編集法(TALEN pairsの開発)を用いることで、MELAS特異的iPS細胞での変異mtDNAの割合を増加又は減少させることに成功した。本研究では更に効率の良いゲノム編集法(TALEN pairs)の開発を試み成功した。次いでMELAS-iPS細胞を骨格筋細胞へ分化誘導する為、Tet-On MyoD1システムを組み込んだiPS細胞(MyoD-iPSC)を作製した。そしてDoxを加えて骨格筋への分化誘導が可能かどうかを検討した。その結果変異mtDNAを高頻度(90%以上)持っていても骨格筋への分化誘導が可能であることが示され、MELASの病態機構の一部が明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

MELAS の原因遺伝子変異の一つである G13513A 変異を標的とした新規のTALEN pairs の開発を行った。その結果MELAS特異的iPS細胞でのmtDNAのcopy数は減らさず、変異mtDNAの割合を、効率よく減らせる新規のTALEN pairsの開発に成功した。この結果はMELASに対する遺伝子治療の可能性を示す基礎的なデータと考えられる。またiPS細胞から骨格筋細胞分化の過程で、変異mtDNAを高頻度(90%以上)持っていても骨格筋への分化誘導が可能であることが明らかとなり、MELASの病態機構の一部が明らかとなった。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2021

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] Development of mutant mtDNA-targeted TALENs and their application to iPSC-based mitochondrial disease model.2023

    • 著者名/発表者名
      Yahata, N., Boda, H. and Hata, R
    • 学会等名
      International Meeting on Mitochondrial Pathology (EUROMIT 2023) Bologna Italy
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of novel gene therapy for MELAS by editing mitochondrial DNA2023

    • 著者名/発表者名
      Hata R, Yahata N , Omi M, Yoshikawa T
    • 学会等名
      第64回日本神経学会学術集会 東京
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア病患者由来iPS細胞の神経細胞への分化誘導2023

    • 著者名/発表者名
      八幡 直樹、大熊 真人、秦 龍二
    • 学会等名
      第55回藤田医科大学医学会学術大会  名古屋
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア病iPS細胞の変異mtDNA比率を改変するPlatinum TALENの改良2021

    • 著者名/発表者名
      八幡 直樹、帽田 仁子、秦 龍二
    • 学会等名
      日本ゲノム編集学会 第6回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア病患者由来iPS細胞の骨格筋細胞への分化誘導2021

    • 著者名/発表者名
      八幡 直樹、秦 龍二
    • 学会等名
      第53回藤田医科大学医学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 変異mtDNAを標的としたTALENの開発とミトコンドリア病iPS細胞モデルへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      八幡 直樹
    • 学会等名
      第20回日本ミトコンドリア学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] TALエフェクターヌクレアーゼ対およびその利用2023

    • 発明者名
      八幡直樹、秦 龍二
    • 権利者名
      八幡直樹、秦 龍二
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-217626
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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