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CHARGE症候群は、クロマチンリモデリング因子であるCHD7遺伝子の変異によって引き起こされる遺伝性疾患であり、この変異は複数の臓器の発達異常に関与しています。研究代表者はCHD7が中枢神経系の神経前駆細胞におけるエンハンサー制御に重要な役割を担っており、その機能解析がヒトの神経発生の理解に不可欠であると考え、本研究課題を実施した。特にその標的遺伝子のエピゲノム制御機構の解明を目指し、CHARGE症候群患者由来のiPS細胞を使用し、脳オルガノイドモデルを通じて解析を実施した。方法としてはCHARGE症候群患者由来のiPS細胞を用いた脳オルガノイドを介した組織学的な異常や一細胞レベルでのRNA-SeqとATAC-Seqを利用して、CHD7の標的遺伝子とエピゲノムの状態を解析した。本研究課題の研究を通じて、 CHD7が組織特異的なpioneer因子と結合し、エンハンサーの活性化を調節するメカニズムが存在すること、また、グリア細胞の成熟異常があることを見出した。また、興味深いことにCHD7と共役する新規の因子Xを見出し、この因子がCHD7の活性調節を担っていることを見出した。特に因子Xは核内において液滴を形成し、その形成は特に神経前駆細胞において増強されていた。特に因子Xは生化学的な解析から転写活性化に関わる因子を液滴形成を介して濃縮し、CHD7などの転写活性に関して正の制御を伊なっていることを見出した。因子Xに関してこの液滴形成に関わる機能を阻害することによりCHARGE症候群患者由来iPS細胞と同様の表現型を示すことが明らかとなり、CHD7の動作機構に関して新たな機構が存在することが示唆された。
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