iPS細胞による革新的神経・筋共培養システムを用いた運動ニューロン疾患の病態解析

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19J40240
• 研究機関: 愛知医科大学
• 研究代表者: 伊藤 卓治 愛知医科大学, 医学部 内科学講座(神経内科), 特別研究員(RPD) (30794151)
• 研究期間 (年度): 2019-04-25 – 2022-03-31
• キーワード: 球脊髄性筋萎縮症（SBMA） / iPS細胞 / 運動ニューロン / 骨格筋 / 神経筋接合部（NMJ） / ゲノム編集 / タイムラプスイメージング / オプトジェネティクス

研究実績の概要

疾患特異的iPS細胞を用いたSBMAの神経・筋病態モデル構築のため、（a）SBMA疾患特異的iPS細胞から骨格筋への分化誘導と病態解析、（b）iPS細胞由来運動ニューロンと骨格筋を用いてSBMAの神経・筋病態の再現を行った。その結果、表現型の一部を捉えることに成功した。また、NMJ機能評価システムの構築に成功し、SBMAの神経・筋シナプス機能異常の評価に応用できると考えられる。

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

iPS細胞由来運動ニューロンと骨格筋の共培養系を確立し、NMJレポーターにより神経筋接合部の形成をリアルタイムに可視化できた。また、SBMA患者及び健常者由来iPS細胞から分化誘導した運動ニューロンと骨格筋を共培養することにより、表現型の一部を捉えることに成功した。さらに、神経・筋シナプス機能評価システムを構築でき、概ね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

SBMA患者及び健常者由来iPS細胞から分化誘導した運動ニューロンと骨格筋を共培養し、病態解析を進めていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Unveiling synapse pathology in spinal bulbar muscular atrophy by genome-wide transcriptome analysis of purified motor neurons derived from disease specific iPSCs (2020)
  • 著者名/発表者名: Onodera K, Shimojo D, Ishihara Y, Yano M, Miya F, Banno H, Kuzumaki N, Ito T, Okada R, de Araujo Herculano B, Ohyama M, Yoshida M, Tsunoda T, Katsuno M, Doyu M, Sobue G, Okano H, Okada Y
  • 雑誌名: Mol Brain 巻: Feb 19 ページ: 13(1):18
  • DOI: 10.1186/s13041-020-0561-1.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of oxygen tension, acidosis, and cell density is crucial for neural differentiation of human induced pluripotent stem cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Okada R, Onodera K, Ito T, Doyu M, Okano HJ, Okada Y.
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: Jan 31 ページ: 30043-2
  • DOI: 10.1016/j.neures.2020.01.015.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tandem Paired Nicking Promotes Precise Genome Editing with Scarce Interference by p53. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hyodo T, Rahman ML, Karnan S, Ito T, Toyoda A, Ota A, Wahiduzzaman M, Tsuzuki S, Okada Y, Hosokawa Y, Konishi H.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: Jan 28;30(4) ページ: 1195-1207
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.12.064.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Open-Chamber Co-Culture Microdevices for Single-Cell Analysis of Skeletal Muscle Myotubes and Motor Neurons with Neuromuscular Junctions (2019)
  • 著者名/発表者名: Nao Yamaoka、Shimizu Kazunori、Yu Imaizumi、Takuji Ito、Yohei Okada、Hiroyuki Honda
  • 雑誌名: BioChip Journal 巻: Jun 13 ページ: 127-132
  • DOI: 10.1007/s13206-018-3202-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] PlexinA1 is crucial for the midline crossing of callosal axons during corpus callosum development in BALB/cAJ mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Hossain M, Tsuzuki T, Sakakibara K, Imaizumi F, Ikegaya A, Inagaki M, Takahashi I, Ito T, Takamatsu H, Kumanogoh A, Negishi T, Yukawa K
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 14(8) ページ: e0221440
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0221440. eCollection 2019.
  • 査読あり
• [学会発表] ELUCIDATION OF NONCELL AUTONOMOUS NEURODEGENERATION IN SPINAL AND BULBAR MUSCULAR ATROPHY USING IPSC-DERIVED NEUROMUSCULAR MODELS (2019)
  • 著者名/発表者名: ito T, Tanaka S, Shimojo D, Doyu M, Okano H, Okada Y
  • 学会等名: International Society for Stem Cell Research（ISSCR）2019 Annual Meeting（Los Angeles）
  • 国際学会