13トリソミー症候群における繊毛病発症機構の解明

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K15017
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 宮本 達雄 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 講師 (40452627)
• 研究分担者: 柳原 啓見 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 助教 (50719474) ; 松浦 伸也 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (90274133)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 繊毛病

研究実績の概要

一次繊毛は細胞表面に1本の毛様に発達する微小管性の突起構造であり、個体発生に必要な細胞外シグナルを受容するセンサーとして機能する。13トリソミー症候群（Patau症候群）は脳・心奇形に加えて、繊毛病を特徴づける多発性腎嚢胞、多指症、内臓逆位を合併しており、13番染色体上の繊毛抑制遺伝子のコピー数増加が原因であることが示唆される。本研究では、ゲノム編集法、染色体工学、細胞生物学的解析を駆使して13トリソミー症候群に見られる繊毛病の病因と病態を解明することを目的としている。
平成27年度には、3例の13トリソミー症候群患者の皮膚線維芽細胞を入手して、繊毛マーカーArl13bおよび中心体マーカーγ-チューブリン抗体を用いた免疫染色を行い、繊毛構造の形態学的観察を行った。その結果、健常者細胞に比べて、13トリソミー症候群患者細胞では有意に繊毛形成率が低下していることが明らかになった。また、3例中2例で繊毛関連シグナルであるソニックヘッジホッグシグナルが有意に障害されていることを、ソニックヘッジホッグ応答遺伝子であるGli1の定量的RT-PCR法により明らかにした。なお、ソニックヘッジホッグシグナル経路の活性化受容体であるSmoothendの繊毛への局在化は患者細胞で障害されていないことを免疫染色実験より確認した。これらの結果から、13トリソミー症候群は、細胞レベルでも繊毛病の一つであることが示された。

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

繊毛病発症の原因遺伝子を探索する上での、細胞レベルでの表現型指標を定める上で、患者細胞の形態学的特性を理解することは必須のステップである。平成27年度には、13トリソミー症候群患者細胞で繊毛形成率が低下することが明らかになった。この結果は、13トリソミー症候群が繊毛機能の異常ではなく、繊毛形成そのものが障害されているために発症することを示唆している。このように、次年度以降の原因遺伝子探索のために重要な患者細胞の形態学的情報を平成27年度に得ることができた。
また、13トリソミー症候群のように病因病態が不明な繊毛病の一つであるPCS症候群についての総説をOncotarget誌に投稿、受理された。

今後の研究の推進方策

次年度には、13トリソミー症候群患者細胞の遺伝子発現をRNA seq法を用いて解析する。13番染色体遺伝子のうち、健常者細胞よりも高い発現を示す遺伝子を抽出することで、13トリソミー症候群繊毛病原因遺伝子候補を探索する予定である。

次年度使用額が生じた理由

平成27年度は、主に患者細胞の形態学的解析を行った。当初、計上していた研究試薬を購入せずに、当該年度の目標に到達することができたため。

次年度使用額の使用計画

平成28年度には、繊毛抑制遺伝子探索を計画している。具体的にはRNA seq法やゲノム編集法を用いた遺伝子発現亢進及び抑制を計画しており、これらの解析には高価な消耗品費が必要になる。平成28年度の当初予算に、平成27年度からの繰越額を加えて、これらの研究を遂行する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of individual differences in radiosensitivity using genome editing. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuura S, Royba E , Akutsu SN, Ynanagihara H, Ochiai H, Kudo Y, Tashiro H, Miyamoto T
  • 雑誌名: Ann ICRP 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cilia play a role in breaking left-right symmetry of the sea urchin embryo. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemoto A, Miyamoto T, Simono F, Kurogi N, Kurabayashi MS, Awazu A, Suzuki KT, Yamamoto T, Sakamoto N
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1111/gtc.12362
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ciliopathy in PCS(MVA) syndrome (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto T, Matsuura S
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 6(28) ページ: 24582-24583
  • DOI: 10.18632/oncotarget 5244
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] YAP is essential for tissue tension to ensure vertebrate 3D body shape. (2015)
  • 著者名/発表者名: Porazinski S, Wang H, Asaoka Y, Behrndt M, Miyamoto T, Morita H, Hata S, Sasaki T, Krens SF, Osada Y, Asaka S, Momoi A, Linton S, Miesfeld JB, Link BA, Senga T, Castillo-Morales A, Urrutia AO, Shimizu N, Nagase H, Matsuura S, Bagby S, Kondoh H, Nishina H, Heisenberg CP, Furutani-Seiki M.
  • 雑誌名: Nature 巻: 521(7551) ページ: 217-221
  • DOI: 10.1038/nature14215
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Application of genome editing technology into radiation biology for understanding individual difference of radiosensitivity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Royba E, Akutsu SN,Yanagihara H,Hosoba K,Ochiai H,Kudo Y,Tashiro S, Miyamoto T,Matsuura S
  • 学会等名: The 5th International symposium of Phoenix Leader Education Program for Renaissance from Radiation Disaster.
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2016-02-14 – 2016-02-15
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of mutations in ATM gene on individual radiosensitivity in Ataxia-Telangiectasia family members. (2016)
  • 著者名/発表者名: Royba E, Akutsu SN,Yanagihara H,Ochiai H,Kudo Y,Tashiro S,Miyamoto T,Matsuura S
  • 学会等名: The 5th International symposium of Phoenix Leader Education Program for Renaissance from Radiation Disaster
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2016-02-14 – 2016-02-15
  • 国際学会
• [学会発表] Insufficiency of BubR1 gene increases structure-chromosomal instability postionizing radiation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akutsu SN, Royba E, Hosoba K, Miyamoto T, Matsuura S
  • 学会等名: The 5th International symposium of Phoenix Leader Education Program for Renaissance from Radiation Disaster.
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2016-02-14 – 2016-02-15
  • 国際学会
• [学会発表] ヒト分裂期チェックポイント欠損症における繊毛病発症の分子機序 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮本達雄
  • 学会等名: 2015年NAIST異分野融合ワークショップ「生体における情報伝達制御システムの破綻と疾患
  • 発表場所: 奈良県生駒市
  • 年月日: 2015-12-10 – 2015-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] 真性小頭症で同定されたWDR62/MCPH2遺伝子変異による細胞分裂軸制御不全 (2015)
  • 著者名/発表者名: 政綱宜規、Silvia Natsuko Akutsu、細羽康介、森野豊之、川上秀史、山本卓、清水健司、大橋博文、宮本達雄、松浦伸也
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] Introduction of SNPs in human cultured cellsusing single-base-pair editing technique. (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto T, Ochiai H, Yamamoto T, Shinya Matsuura
  • 学会等名: Conference on Transposition and Genome Engineering 2015
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2015-11-17 – 2015-11-20
  • 国際学会
• [学会発表] 真性小頭症で同定されたWDR62/MCPH2遺伝子変異とゲノム編集技術を利用した疾患モデル細胞の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮本達雄、政綱宜規、Silvia Natsuko Akutsu、森野豊之、川上秀史、山本卓、清水健司、大橋博文、松浦伸也
  • 学会等名: 第60回日本人類遺伝学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-14 – 2015-10-17
• [学会発表] Custom-made system for estimation individual difference of radiosensitivity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Royba E, Akutsu SN, Yanagihara H, Ochiai H, Kudo Y, Tashiro S, Miyamoto T, Matsuura S
  • 学会等名: The 74th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-10-08 – 2015-10-10
• [学会発表] ゲノム編集法を用いた放射線感受性の個人差を規定する遺伝的素因の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮本達雄、Ekaterina Royba、Silvia Natsuko Akutsu、柳原啓見、落合博、工藤美樹、田代聡、山本卓、松浦伸也
  • 学会等名: 第40回中国地区放射線影響研究会
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2015-07-17
• [学会発表] ヒト培養細胞における1本鎖DNAを用いた簡便な放射線感受性候補SNP導入法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮本達雄、柳原啓見、落合博、山本卓、松浦伸也
  • 学会等名: 第56回原子爆弾後障害研究会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2015-06-07
• [学会発表] Inducible Cas9/CRISPR System as a Tool to Study DNA Damage Response. (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto T, Oka T, Nakano S, Matsuura S
  • 学会等名: The 15th International Congress of Radiation Research
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-29
  • 国際学会
• [学会発表] Generation of SNP-knock-in Cells Using CRISPR/Cas9 System for Elucidation of the Effect on Radiation Sensitivity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yanagihara H, Miyamoto T, Royba E, Akutsu SN, Matsuura S
  • 学会等名: The 15th International Congress of Radiation Research
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-29
  • 国際学会