筋ジストロフィー心筋症に対するナトリウム利尿ペプチドによる新規治療法の開発

• 研究課題/領域番号: 23K07328
• 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: 信州大学
• 研究代表者: 柴 直子 信州大学, 学術研究院医学系, 助教 (00639289)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2026年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: ナトリウム利尿ペプチド / iPS細胞 / DMD / 拡張型心筋症 / iPS-CMs / 心不全

研究開始時の研究の概要

DMD患者では心不全が青年期に致死的となるが、心不全の重症度に比し末梢血BNP値が低値で推移することが知られている。我々は、健常人iPS細胞由来心筋細胞ではANP/BNPを多量に産生する一方で、DMDモデルiPS細胞由来心筋細胞で産生が低下していることを見出し、ANP/BNPの産生障害が心不全増悪に寄与している可能性を考え、本研究ではiPS心筋を用いてそのメカニズムを解明するとともに、ANP/BNP欠損iPS心筋をラット心不全モデルに移植し、心機能改善効果を比較することで、心不全の病態形成におけるANP/BNPのインパクトを明らかにし、DMDを含む絵心不全に対する新たな治療法を開発する。

研究実績の概要

心房性/脳性ナトリウム利尿ペプチド（ANP/BNP）は主に心筋組織で分泌され生体恒常性維持に働き、心不全の重症度マーカーや治療薬として広く臨床応用されている。Duchenne型筋ジストロフィー（DMD）患者では拡張型心筋症による心不全や不整脈が青年期に致死的となるが、心不全の重症度に比し末梢血BNP値が低値で推移することが知られている。私たちは、健常人から作製したiPS細胞由来心筋細胞（WT-iPS心筋）では多量のANP/BNPが産生される一方で、DMDモデルiPS細胞由来心筋細胞（DMD-iPS心筋）ではANP/BNPの産生が障害されていることを見出し、仮説として、この産生障害が心不全増悪に寄与していると考えた。本研究では、DMD-iPS心筋を用いてANP/BNP産生障害のメカニズムを明らかにするとともに、WT-iPS心筋およびANP/BNPを欠損させたiPS心筋をラット心不全モデルに移植し、その心機能改善効果を比較することで、心不全の病態形成におけるANP/ BNPのインパクトを明らかにし、DMDをはじめとする様々な原因による心不全に対する新たな治療法を開発する。

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

ANP、BNPそれぞれのノックアウトiPS細胞およびダブルノックアウト細胞の作成移植用心筋細胞の作成は完了し、ISHのプロトコールを確立した。また、ゲノム編集によるDMDモデルiPS細胞の作成は完了しており、研究の進捗はおおむね順調である。

今後の研究の推進方策

次年度は心筋梗塞モデルラットに対するANP/BNPノックアウトiPS心筋細胞の移植実験をすすめ、並行してDMDモデルiPS心筋細胞のin vitroでの解析も行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Regeneration of Nonhuman Primate Hearts With Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiac Spheroids (2024)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Tohyama S, Ichimura H, Ohashi N, Chino S, Soma Y, Tani H, Tanaka Y, Yang X, Shiba N, Kadota S, Haga K, Moriwaki T, Morita-Umei Y, Umei T, Sekine O, Kishino Y, Kanazawa H, Kawagishi H, Yamada M, Naritah K, Naito T, Seto T, Kuwahara K, Shiba Y, and Fukuda K
  • 雑誌名: Circulation 巻: 123 号: 8 ページ: 611-621
  • DOI: 10.1161/circulationaha.123.064876
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficacy of exon-skipping therapy for DMD cardiomyopathy with mutations in actin binding domain 1 (2023)
  • 著者名/発表者名: Shiba Naoko、Yang Xiao、Sato Mitsuto、Kadota Shin、Suzuki Yota、Agata Masahiro、Nagamine Kohei、Izumi Masaki、Honda Yusuke、Koganehira Tomoya、Kobayashi Hideki、Ichimura Hajime、Chuma Shinichiro、Nakai Junichi、Tohyama Shugo、Fukuda Keiichi、Miyazaki Daigo、Nakamura Akinori、Shiba Yuji
  • 雑誌名: Molecular Therapy - Nucleic Acids 巻: 34 ページ: 102060-102060
  • DOI: 10.1016/j.omtn.2023.102060
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mature human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes promote angiogenesis through alpha-B crystallin (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yuki、Kadota Shin、Zhao Jian、Kobayashi Hideki、Okano Satomi、Izumi Masaki、Honda Yusuke、Ichimura Hajime、Shiba Naoko、Uemura Takeshi、Wada Yuko、Chuma Shinichiro、Nakada Tsutomu、Tohyama Shugo、Fukuda Keiichi、Yamada Mitsuhiko、Seto Tatsuichiro、Kuwahara Koichiro、Shiba Yuji
  • 雑誌名: Stem Cell Research and Therapy 巻: 14 号: 1 ページ: 240-240
  • DOI: 10.1186/s13287-023-03468-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ABD1領域の変異による心筋症に対するエクソンスキッピング治療の検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 柴直子
  • 学会等名: 第２３回日本再生医療学会総会