| 研究課題/領域番号 |
19K12788
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| 研究機関 | 京都府立医科大学 |
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研究代表者 |
戴 平 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20291924)
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| 研究分担者 |
武田 行正 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40735552)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ダイレクトリプログラミング / 低分子化合物 / 神経変性疾患 / ドーパミン作動性ニューロン / 運動ニューロン / オリゴデンドロサイト |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、低分子化合物によるヒト線維芽細胞から神経細胞へのダイレクトリプログラミングの技術をさらに発展させ、神経細胞のサブタイプであるドーパミン作動性ニューロンと運動ニューロンを誘導することを目的とした。これら神経細胞の消失は、それぞれパーキンソン病および筋萎縮性側索硬化症の発症原因であり、患者自身の線維芽細胞から迅速かつ簡便に上記の神経細胞を調製することができれば、移植治療のため最適な細胞のリソースとなりうる。初年度は、これまで報告した神経細胞へのダイレクトリプログラミングを可能とする６種類の低分子化合物に加え、目的とするドーパミン作動性ニューロンと運動ニューロンの機能に重要な化合物を複数組み合わせ、これらサブタイプへの誘導を試みた。その結果、ドーパミン作動性ニューロンと運動ニューロンに特異的な遺伝子が活性化する化合物の組み合わせおよび誘導条件について、ある程度特定することができた。次年度は、初年度に引き続き、これらの細胞への誘導条件についてさらに検討するため、低分子化合物の濃度と培養時間を変化させながら、ヒト線維芽細胞を培養した。このような条件検討の中で、当初予定していた細胞とは異なり、４種類の化合物を添加した神経細胞用培地で培養したところ、グリア細胞の一つであるオリゴデンドロサイトの遺伝子マーカーOlig2の発現が活性化しており、部分的な誘導が進んでいることが判明した。自己免疫応答により中枢神経系で起こるオリゴデンドロサイトおよびその髄鞘の損傷は、神経変性疾患の一つである多発性硬化症の原因とされている。そのため、今回明らかとなった低分子化合物によるオリゴデンドロサイトの誘導は、今後、多発性硬化症の治療のため有用となる可能性がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
本研究は、概ね順調に進展している。今年度は初年度に引き続き、低分子化合物によるドーパミン作動性ニューロンと運動ニューロンのダイレクトリプログラミングについて条件検討を行った。化合物の組み合わせと、これらの濃度や培養期間を変えることによって、それぞれの神経細胞に特異的な遺伝子の発現量を指標として、より誘導が促進される条件を特定することができた。また、この誘導条件の検討中に、グリア細胞の一つであるオリゴデンドロサイトへ部分的な誘導が進んだ細胞が現れることが判明した。これらの細胞に対し、より複数の遺伝子マーカーの発現解析や免疫染色、またELISAなどの機能的な実験を現在進めている。これらの実験結果は今後、オリゴデンドロサイトを含めこれら２つの神経細胞サブタイプへ最終的な誘導法を確立する上で大きな前進であると考えられる。そのため、このような研究状況を踏まえ、本研究は概ね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は、ヒト線維芽細胞からドーパミン作動性ニューロンと運動ニューロンへのより詳細な誘導条件を特定することができた。また、オリゴデンドロサイトへの部分的な誘導を確認した。そのため最終年度となる次年度では、これらの神経細胞サブタイプおよびオリゴデンドロサイトへの最終的な誘導法の確立を目指す。また、この誘導法の汎用性を検証するため、年齢や性別の異なる複数のヒト皮膚由来線維芽細胞に対し、これらの細胞への誘導を試みる。次に、当初の研究計画に則り、これらの細胞について機能的な解析を実施する。ドーパミン作動性ニューロンおよび運動ニューロンに対しては、それぞれドーパミンおよびアセチルコリンの分泌をELISAによって検出し、また電気生理学的な特性を解析する。この時、iPS細胞および神経幹細胞から分化した細胞をポジティブコントロールとすることで、その形態や機能性を比較する。また、オリゴデンドロサイトを含めたこれらの神経細胞について網羅的な遺伝子発現解析RNA-Seqを行い、特徴的な遺伝子発現についてキャラクタリゼーションを行う。これらの解析を通じ、今後これらの細胞を創薬研究や臨床研究に応用するための科学的基盤とする。
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