公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
これまで取り組んできたマウスES細胞モデル研究をヒトES細胞に展開する事、またオルガノイド技術を取り入れる事で、ヒトでの病態生理的な解析に近づく事が期待される。特にCNVとしてヒト染色体1q21.1領域に焦点をあてる。1q21.1欠失、重複は、共通症状として、てんかんの他、それぞれ欠失は小頭症・統合失調症、重複は大頭症・自閉症と遺伝子発現依存的に異なる表現型を示す事が知られている。本ヒトES細胞・オルガノイドモデルの形態、機能、オミックス等の多面的な解析により遺伝子発現依存的な病態を明らかにする。
次世代染色体工学的手法を用いて、1q21.1欠失、重複CNVを有するヒトES細胞モデルを作製した。ヒトES細胞をNPCオルガノイドに分化させ、形態的特徴を観察した。1q欠失及び重複NPCオルガノイドは、CTRLと比較して、それぞれ有意に小さくまたは大きくなり、臨床データ（小頭症、大頭症）と一致する結果が得られた。1q21.1CNVが分化パターンと遺伝子発現プロファイルに影響を与えるかどうかを、免疫組織化学及びRT-qPCRによって調べた。1q欠失では神経細胞の成熟が促進され、1q重複ではNPC段階から成熟が減速した。ヒトES細胞モデル由来の2次元神経細胞の自発的な電気活動を、多電極アレイを用いて検討した結果、1q21.1CNV神経細胞は、興奮性の高い電気的特性を示した。NPCオルガノイドを用いて単一細胞RNA配列解析を行った。NPCオルガノイドにおける遺伝子発現データセットのエンリッチメント解析として、各CNVとコントロール(CTRL)の間で発現量の異なる遺伝子（DEGs）を抽出し、バイオインフォマティクス解析を行った。(1) 疾患オントロジー解析：1q21.1CNVは、精神神経疾患だけでなく、末梢臓器の様々な疾患で見られる症状を示すが、それらと一致した疾患用語が見出された。(2) NSCクラスター別のジーンオントロジー（GO）解析： 1q欠失のup-DEGの中には、3カテゴリー全てにGABA関連の用語が見いだされた。また、パスウェイ解析から1q欠失はこの時期すでに神経細胞への分化が始まっており、1q重複はまだ幹細胞の状態を維持していることが示唆された。(3) GABA及びグルタミン酸作動性神経伝達関連遺伝子の解析：GABA関連遺伝子の多くは1q欠失で濃縮されていた。グルタミン酸作動性遺伝子に関しては、1q21.1両CNVともにCTRLと同様の発現変化を示した。これらの結果は、1q欠失細胞はより成熟した状態でGABA作動性成分が多く、1q重複細胞はより未分化・増殖性状態でグルタミン酸作動性成分が多いことを示唆している。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2023 2022 2021 2020
すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 6件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 12件) 図書 (1件)
Molecular Psychiatry
巻: in press 号: 5 ページ: 1932-1945
10.1038/s41380-023-01999-z
Cell Reports
巻: - 号: 4 ページ: 112258-112258
10.1016/j.celrep.2023.112258
Mol Psychiatr
巻: in press 号: 8 ページ: 3343-3354
10.1038/s41380-022-01566-y
Neurobiol Sleep Circadian Rhythms
巻: 13 ページ: 100083-100083
10.1016/j.nbscr.2022.100083
Adv Exp Med Biol
巻: 1293 ページ: 523-533
10.1007/978-981-15-8763-4_36
Neuroscience Research
巻: N/A ページ: 114-123
10.1016/j.neures.2021.03.005
BIO-PROTOCOL
巻: 11 号: 7 ページ: 1-9
10.21769/bioprotoc.3972
Nat Commun
巻: 12 号: 1 ページ: 4506-4506
10.1038/s41467-021-24359-3
J Neurochem
巻: 159 号: 4 ページ: 647-659
10.1111/jnc.15514
Journal of Comparative Neurology
巻: 529 号: 7 ページ: 1391-1429
10.1002/cne.25027
