iPS細胞を用いた致死性遺伝性不整脈疾患の病態解明、治療法開発

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K08538
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 牧山 武 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (30528302)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 不整脈 / 遺伝子 / iPS細胞 / 心筋細胞 / 疾患モデル / カルモジュリン / リアノジン受容体

研究実績の概要

当該年度は、遺伝性不整脈疾患の病態解明、治療法開発を目指し、以下の疾患の解析を行った。（遺伝性不整脈疾患（QT延長症候群、QT短縮症候群、カテコラミン誘発性多形性心室頻拍、早期再分極症候群、LMNA関連心筋症、家族性洞不全症候群等）
特に、カテコラミン誘発性多形性心室頻拍症例にて検出されたカルモジュリン遺伝子変異（CALM2-E46K）の解析に関して、患者由来iPS細胞、isogenicコントロールiPS細胞を用いた電析生理学的解析、リコンビナントカルモジュリン、リアノジン受容体を用いた生化学的解析を行った。患者由来iPS細胞由来分化心筋細胞における電気生理学的解析では、高頻度の早期後脱分極、遅延後脱分極、異常なCa波を認め、筋小胞体からのCaリークは増大していた。また、イソプロテレノール負荷で、分化心筋細胞の異常な脱分極、Ca波の頻度は増加し、患者において運動時に致死性不整脈を発症する病態を再現していた。生化学的解析に関しては、変異カルモジュリンのCa親和性は野生型と比べて変化なく、これは他のQT延長症候群を呈するカルモジュリン変異の発症メカニズムとして報告されているCa親和性が低下することによるL型Caチャネル電流のカルシウム依存性不活性化遅延が本iPS細胞モデルではみられない理由であると考えられた。また、カルモジュリン、心臓リアノジン受容体間のリアルタイム分子間相互作用解析、[3H]ryanodine結合実験による心臓リアノジン受容体活性の評価実験では、変異カルモジュリンは、ドミナント機序により心臓リアノジン受容体を活性化していることが示され、本症例の分子学的発症機序が解明できた。また、iPS細胞モデルを用いて抗不整脈薬の薬効を確認し、本PS細胞モデルは、疾患発症機序の解明、薬効評価、治療法の開発に有用なプラットフォームであると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Oral Adrenergic Agents Produced Ventricular Fibrillation and QT Prolongation in an Elderly Patient Carrying an <i>RYR2</i> Variant (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Kanae、Gao Jingshan、Ohno Seiko、Ishida Kentaro、Miyazaki Shinsuke、Makiyama Takeru、Horie Minoru、Uzui Hiroyasu、Tada Hiroshi
  • 雑誌名: International Heart Journal 巻: 63 ページ: 398～403
  • DOI: 10.1536/ihj.21-543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association Between Deleterious SCN5A Variants and Ventricular Septal Defect in Young Patients With Brugada Syndrome (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Keisuke、Sonoda Keiko、Aoki Hisaaki、Nakamura Yuko、Watanabe Seiichi、Yoshida Yoko、Hoshino Kenji、Ozawa Junichi、Imamura Tomohiko、Aiba Takeshi、Kato Koichi、Makiyama Takeru、Kusano Kengo、Horie Minoru、Ohno Seiko
  • 雑誌名: JACC: Clinical Electrophysiology 巻: 8 ページ: 297～305
  • DOI: 10.1016/j.jacep.2022.01.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] JCS/JHRS 2020 Guideline on Pharmacotherapy of Cardiac Arrhythmias (2022)
  • 著者名/発表者名: Ono K, Iwasaki YK, Akao M, Makiyama T, Maruyama M, Miake J, Muraji S, Murata H, Morita N, Yokoshiki H, Yoshioka K, Yodogawa K, Inoue H, Okumura K, Kimura T, Tsutsui H, Shimizu W
  • 雑誌名: Circulation Journal 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-20-1212
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of cascade screening for catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia type 1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Shimamoto K, Ohno S, Kato K, Takayama K, Sonoda K, Fukuyama M, Makiyama T, Okamura S, Asakura K, Imanishi N, Kato Y, Sakaguchi H, Kamakura T, Wada M, Yamagata K, Ishibashi K, Inoue Y, Miyamoto K, Nagase S, Kusano K, Horie M, Aiba T.
  • 雑誌名: Heart 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1136/heartjnl-2021-320220
  • 査読あり
• [雑誌論文] School-based routine screenings of electrocardiograms for the diagnosis of long QT syndrome (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama Megumi、Horie Minoru、Aoki Hisaaki、Ozawa Junichi、Kato Koichi、Sawayama Yuichi、Tanaka-Mizuno Sachiko、Makiyama Takeru、Yoshinaga Masao、Nakagawa Yoshihisa、Ohno Seiko
  • 雑誌名: EP Europace 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/europace/euab320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss-of-function mutations in cardiac ryanodine receptor channel cause various types of arrhythmias including long QT syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirose Sayako、Murayama Takashi、Tetsuo Naoyuki、Hoshiai Minako、Kise Hiroaki、Yoshinaga Masao、Aoki Hisaaki、Fukuyama Megumi、Wuriyanghai Yimin、Wada Yuko、Kato Koichi、Makiyama Takeru、Kimura Takeshi、Sakurai Takashi、Horie Minoru、Kurebayashi Nagomi、Ohno Seiko
  • 雑誌名: EP Europace 巻: 24 ページ: 497～510
  • DOI: 10.1093/europace/euab250
  • 査読あり
• [雑誌論文] <i>Pueraria mirifica</i> , an estrogenic tropical herb, unveiled the severity of Type 1 LQTS caused by <i>KCNQ1</i> ‐T587M (2021)
  • 著者名/発表者名: Kashiwa Asami、Hosaka Yukio、Takahashi Kazuyoshi、Ohno Seiko、Wada Yuko、Makiyama Takeru、Oda Hirotaka、Horie Minoru
  • 雑誌名: Journal of Arrhythmia 巻: 37 ページ: 1114～1116
  • DOI: 10.1002/joa3.12576
  • 査読あり
• [雑誌論文] 【特集/不整脈診療・治療の最新のトピックス】『解説4．iPS心筋細胞の基礎と不整脈、心電学への応用最前線』ヒトiPS細胞モデルを用いた遺伝性不整脈疾患の基礎研究－診断、発症機序解明、新規治療法開発― (2021)
  • 著者名/発表者名: 牧山 武、山本 雄太、吉永 大介、廣瀬 紗也子、相澤 卓範、柏 麻美、高 景山、今村 知彦、黄 海、糀谷 泰彦
  • 雑誌名: 循環器内科 巻: 90(4) ページ: 483-490
• [雑誌論文] Laminopathyモデル (2021)
  • 著者名/発表者名: 牧山 武、烏日揚海 伊敏、黄 海
  • 雑誌名: 疾患モデルの作製と利用―循環器疾患2021 巻: - ページ: -
• [学会発表] Modeling Inherited Arrhythmias using Patient-derived iPS Cells. -Calmodulinopathy- (2022)
  • 著者名/発表者名: Takeru Makiyama
  • 学会等名: 第86回日本循環器学会学術集会（JCS2022）
  • 招待講演
• [学会発表] Modeling RYR2-related Long-QT Syndrome using iPS Cell Model Generated by CRISPR/Cas9-based Knock-in Genome Editing Technology (2022)
  • 著者名/発表者名: Jingshan Gao, Takeru Makiyama, Seiko Ohno, Yuta Yamamoto, Asami Kashiwa, Tomohiko Imamura, Takanori Aizawa, Hai Huang, Hirohiko Kohjitani, Minoru Horie, Takeshi Kimura
  • 学会等名: 第86回日本循環器学会学術集会（JCS2022）
• [学会発表] Clinical aspects of Brugada syndrome in children: the impact of gender and age on the prognosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Imamura, Takeru Makiyama, Junichi Ozawa,Hai Huang, Takanori Aizawa, Jingshan Gao, Asami Kashiwa, Hirohiko Kohjitani, Koichi Kato, Hiroshi Suzuki, Keiko Sonoda, Seiko Ohno, Naokata Sumitomo, Minoru Horie, Takeshi Kimura
  • 学会等名: 第86回日本循環器学会学術集会（JCS2022）
• [学会発表] 乳幼児突然死症例における遺伝性不整脈の関与と死亡状況の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今村知彦，牧山武，大野聖子, 堀江稔
  • 学会等名: 第27回日本SIDS・乳幼児突然死予防学会
• [学会発表] iPS細胞由来心筋細胞の電気生理学的特徴と遺伝性不整脈疾患モデルの検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 牧山 武
  • 学会等名: 心電学関連春季大会2021
  • 招待講演
• [学会発表] Inhibition of Late Sodium Current Shortens Action Potential Durations in CACNA1C-E1115K iPS Cell Model with Disrupted Cav1.2 Ion Selectivity (2021)
  • 著者名/発表者名: Asami Kashiwa, Takeru Makiyama, Hirohiko Kohjitani, Thomas Maurissen, Yimin Wuriyanghai, Yuta Yamamoto, Jingshan Gao, Hai Huang, Tomohiko Imamura, Takanori Aizawa, Taisuke Ishikawa, Seiko Ohno, Futoshi Toyoda, Seiich Sato, Kazuhiro Takahashi, Knut Woltjen, Minoru Horie, Naomasa Makita, Takeshi Kimura
  • 学会等名: 第67回日本不整脈心電学会学術集会（JHRS2021）
• [学会発表] 小児Brugada症候群の臨床的・遺伝学的特徴：年齢、性ホルモンの影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 今村知彦、牧山武、小澤淳一、加藤浩一、大野聖子、鈴木博、住友直方、堀江稔
  • 学会等名: 第25回小児心電学会
  • 招待講演
• [学会発表] Modeling Novel Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia (CPVT)-Associated Calmodulin Mutation CALM2-E46K using iPS cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Jingshan Gao, Takeru Makiyama, Yuta Yamamoto, Asami Kashiwa, Takanori Aizawa, Tomohiko Imamura, Hai Huang, Hirohiko Kohjitani, Kouichi Kato, Seiko Ohno, Minoru Horie, Takeshi Kimura
  • 学会等名: 第5回日本循環器学会基礎研究フォーラム（BCVR2021）
  • 招待講演