ゲノムコピー数異常が発達障害を来たすメカニズムの解明

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24791090
• 研究機関: 東京女子医科大学
• 研究代表者: 下島 圭子 東京女子医科大学, 医学部, 特任助教 (30578935)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: iPS細胞 / 発達障害 / 神経細胞遊走障害 / ニューロン / シナプス

研究実績の概要

アレイCGH解析によりゲノムコピー数異常が発生要因と同定された発達障害患者から皮膚線維芽細胞を採取し、疾患iPS細胞を樹立して神経系細胞に分化誘導させて病態解析を行っている。具体的には神経分化の時間的経過に沿って網羅的な遺伝子発現解析を行い、神経分化過程における疾患特異的な遺伝子発現の同定、神経細胞の遊走を接着培養により測定、また分化誘導した神経系細胞のミクロレベルで比較することによって、ゲノムコピー数異常が発達障害をきたすメカニズムを解明することが本研究の目的である。
異なる原因遺伝子によって神経細胞遊走障害を来たし、発達障害を示している患者2例において、終脳への分化誘導過程において共通する遺伝子の発現低下を見出した。患者における神経細胞のミクロレベルでの差を評価するためには成熟したニューロンへの分化誘導が必須であるため、神経分化法にマウスアストロサイトとの共培養を組み合わせ、培養条件の検討を行った。その結果、正常コントロールiPS細胞において免疫染色によるスパインの観察と、電気生理学的解析による活動電位の測定によって、成熟ニューロンまで分化させることに成功した。この結果をもとに、疾患iPS細胞を用いて同様の神経分化法を行った。てんかん脳症を来たし発達障害を認める患者由来iPS細胞を対象に同様の神経分化を行い、ニューロンを解析したところ、スパインの形成不全と活動電流の減弱を認めた。

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

神経分化誘導法にマウスアストロサイトとの共培養を組み合わせて、成熟ニューロンまで分化誘導することに成功した。この分化誘導法を用いることによって、ニューロンのミクロレベルでの解析法の確立まで到達することができた。

今後の研究の推進方策

レンチウイルスベクターを用いて正常コントロールiPS細胞と疾患iPS細胞をそれぞれ異なる蛍光色素で標識し、同一のＤishで神経分化誘導を行う。これによって、培養状態、細胞の生きの良さを統一出来、さらに神経ネットワークの成熟度の影響を無視できる状況下でニューロンにおける疾患特異的変化の有無を観察する。
スパインの形態や密度の評価、電気生理学的解析での膜電位、活動電流の測定を行う。
ゲノム編集（CRISPR/Cas9）により、正常コントロールiPS細胞から疾患ゲノム変異をもつiPS細胞を作製し、同様に神経分化させて表現型を観察する。表現型に異常が生じた場合は、ゲノムレベルでの正常化により表現型も正常化するかどうかを試みる。

次年度使用額が生じた理由

平成26年12月から4月末まで産前産後休暇と育児休暇を取得しており、その間研究を中断したため。

次年度使用額の使用計画

iPS細胞の神経分化誘導に必要な培地と添加試薬、Dishなどの消耗品を購入する。

研究成果

• [雑誌論文] A novel HYLS1 homozygous mutation in living siblings with Joubert syndrome. (2016)
  • 著者名/発表者名: Oka M, Shimojima K, Yamamoto T, Hanaoka Y, Sato S, Yasuhara T, Yoshinaga H, Kobayashi K.
  • 雑誌名: Clin Genet 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1111/cge.12752.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel TUBB3 mutation in a sporadic patient with asymmetric cortical dysplasia. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimojima K, Okamoto N, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Am J Med Genet A 巻: 170A ページ: 1076-1079
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.37545.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Detailed analysis of 26 cases of 1q partial duplication/triplication 1 syndrome. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S, Shimizu K, Ohashi H, Kosaki R, Okamoto N, Shimojima K, Yamamoto T, Chinen Y, Mizuno S, Dowa Y, Shiomi N, Toda Y, Tashiro K, Shichijo K, Minatozaki K, Aso S, Minagawa K, Hiraki Y, Shimokawa O, Matsumoto T, Fukuda M, Moriuchi H, Yoshiura K, Kondoh T.
  • 雑誌名: Am J Med Genet A 巻: 170A ページ: 908-917
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.37496.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of targeted next-generation sequencing for molecular diagnosis of craniosynostosis: identification of a novel de novo mutation of EFNB1. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Igarashi N, Shimojima K, Sangu N, Sakamoto Y, Shimoji K, Niijima S.
  • 雑誌名: Congenit Anom (Kyoto) 巻: 56 ページ: 91-93
  • DOI: 10.1111/cga.12123.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss-of-function mutations of STXBP1 in patients with epileptic encephalopathy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Shimojima K, Yano T, Ueda Y, Takayama R, Ikeda H, Imai K.
  • 雑誌名: Brain Dev 巻: 38 ページ: 280-284
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2015.09.004.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel PLA2G6 mutations associated with an exonic deletion due to non-allelic homologous recombination in a patient with infantile neuroaxonal dystrophy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Shimojima K, Shibata T, Akiyama M, Oka M, Akiyama T, Yoshinaga H, Kobayashi K.
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 2 ページ: 15048
  • DOI: 10.1038/hgv.2015.48.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] White matter abnormalities in an adult patient with L-2-hydroxyglutaric aciduria. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Yoshioka S, Tsurusaki Y, Shino S, Shimojima K, Shigematsu Y, Takeuchi Y, Matsumoto N.
  • 雑誌名: Brain Dev 巻: 38 ページ: 142-144
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2015.04.012.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of patients with benign partial epilepsy in infancy without PRRT2 mutations. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sangu N, Shimojima K, Okumura A, Ando T, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Epilepsy Res 巻: 118 ページ: 10-13
  • DOI: 10.1016/j.eplepsyres.2015.09.010.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A denovomicrodeletioninvolving PAFAH1B (LIS1) relatedtolissencephalyphenotype. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimojima K, Okumura A, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 118 ページ: 488-491
  • DOI: 10.1016/j.dib.2015.07.017.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CHCHD2 is down-regulated in neuronal cells differentiated from iPS cells derived from patients with lissencephaly. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimojima K, Okumura A, Hayashi M, Kondo T, Inoue H, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Genomics 巻: 106 ページ: 196-203
  • DOI: 10.1016/j.ygeno.2015.07.001.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Leukoencephalopathy associated with 11q24 deletion involving the gene encoding hepatic and glial cell adhesion molecule in two patients. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Shimada S, Shimojima K, Sangu N, Ninomiya S, Kubota M.
  • 雑誌名: Eur J Med Genet 巻: 58 ページ: 492-495
  • DOI: 10.1016/j.ejmg.2015.06.008.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recurrent occurrences of CDKL5 mutations in patients with epileptic encephalopathy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Shimojima K, Kimura N, Mogami Y, Usui D, Takayama R, Ikeda H, Imai K.
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 2 ページ: 15042
  • DOI: 10.1038/hgv.2015.42.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characteristics of 2p15-p16.1 microdeletion syndrome; review and description of two additional patients. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimojima K, Okamoto N, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Congenit Anom (Kyoto) 巻: 55 ページ: 125-132
  • DOI: 10.1111/cga.12112.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel compound heterozygous mutations in LIAS cause glycine encephalopathy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsurusaki Y, Tanaka R, Shimada S, Shimojima K, Nakashima M, Saitsu H, Miyake N, Yamamoto T, Matsumoto N.
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 60 ページ: 631-635
  • DOI: 10.1038/jhg.2015.72.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutations in the genes encoding eukaryotic translation initiation factor 2B in Japanese patients with vanishing white matter disease. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimada S, Shimojima K, Sangu N, Hoshino A, Hachiya Y, Ohto T, Hashi Y, Nishida K, Mitani M, Kinjo S, Tsurusaki Y, Matsumoto N, Morimoto M, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Brain Dev 巻: 37 ページ: 960-966
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2015.03.003.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel MED12 mutation associated with non-specific X-linked intellectual disability. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Shimojima K.
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 2 ページ: 15018
  • DOI: 10.1038/hgv.2015.18.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Holoprosencephaly with cerebellar vermis hypoplasia in 13q deletion syndrome: Critical region for cerebellar dysgenesis within 13q32.2q34. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mimaki M, Shiihara T, Watanabe M, Hirakata K, Sakazume S, Ishiguro A, Shimojima K, Yamamoto T, Oka A, Mizuguchi M.
  • 雑誌名: Brain Dev 巻: 37 ページ: 714-718
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2014.10.009.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A de novo TUBB4A mutation in a patient with hypomyelination mimicking Pelizaeus-Merzbacher disease. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimojima K, Okumura A, Ikeno M, Nishimura A, Saito A, Saitsu H, Matsumoto N, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Brain Dev 巻: 37 ページ: 281-285
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2014.05.004.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microarray analysis of 50 patients reveals the critical chromosomal regions responsible for 1p36 deletion syndrome-related complications. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimada S, Shimojima K, Okamoto N, Sangu N, Hirasawa K, Matsuo M, Ikeuchi M, Shimakawa S, Shimizu K, Mizuno S, Kubota M, Adachi M, Saito Y, Tomiwa K, Haginoya K, Numabe H, Kako Y, Hayashi A, Hiraki Y, Minami K, Watanabe K, Miura K, Chiyonobu T, Imai K, Maegaki Y, Nagata S, Kosaki K, Yamamoto T, et al.
  • 雑誌名: Brain Dev 巻: 37 ページ: 515-526
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2014.08.002.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single nucleotide variations in CLCN6 identified in patients with benign partial epilepsies in infancy and/or febrile seizures. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Shimojima K, Sangu N, Komoike Y, Ishii A, Abe S, Yamashita S, Imai K, Kubota T, Fukasawa T, Okanishi T, Enoki H, Tanabe T, Saito A, Furukawa T, Shimizu T, Milligan CJ, Petrou S, Heron SE, Dibbens LM, Hirose S, Okumura A.
  • 雑誌名: Plos One 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0118946.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An association of 19p13.2 microdeletions with Malan syndrome and Chiari malformation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimojima K, Okamoto N, Tamasaki A, Sangu N, Shimada S, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Am J Med Genet A 巻: 167A ページ: 724-730
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.36959.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] エクソーム解析によって明らかになったCLCN6変異はてんかん関連である. (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本俊至, 下島圭子, 奥村彰久, 石井敦士, 広瀬伸一.
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第60回大会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-10-14 – 2015-10-17
• [学会発表] トリオ解析の結果良性バリアントと考えられたlarge CNVの検討. (2015)
  • 著者名/発表者名: 下島圭子, 山本俊至.
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第60回大会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-10-14 – 2015-10-17
• [学会発表] 7q31.33-q32.1微細欠失と知的障害・発達障害. (2015)
  • 著者名/発表者名: 三宮範子, 下島圭子, 高橋勇弥, 大橋伯, 遠山潤, 山本俊至.
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第60回大会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-10-14 – 2015-10-17
• [学会発表] 次世代シーケンサー・パネル解析結果を用いた隠れマルコフモデルによるゲノムコピー数解析の試み. (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本俊至, 下島圭子, 斎藤聡.
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第60回大会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-10-14 – 2015-10-17
• [学会発表] Megalencephalic leukoencephalopathy with subcortical cystsの日本人患者におけるMLC1遺伝子変異解析. (2015)
  • 著者名/発表者名: 島田姿野, 山本俊至, 下島圭子, 永田智.
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第60回大会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-10-14 – 2015-10-17
• [学会発表] 次世代シーケンサーによる網羅的遺伝子解析でEFNB1変異が認められたcraniofacial syndromeの女児例. (2015)
  • 著者名/発表者名: 三宮範子, 五十嵐成, 坂本優子, 下地一彰, 新島新一, 安藤智博, 下島圭子, 山本俊至.
  • 学会等名: 第55回日本先天異常学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2015-07-25 – 2015-07-27
• [学会発表] 2p15-p16.1微細欠失の２例-既報告例18例との比較-. (2015)
  • 著者名/発表者名: 下島圭子, 岡本伸彦, 三宮範子, 山本俊至.
  • 学会等名: 第55回日本先天異常学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2015-07-25 – 2015-07-27
• [学会発表] 次世代シーケンサーによる網羅的遺伝子解析でMED12変異が認められた非特異的知的障害の男児例. (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本俊至, 下島圭子.
  • 学会等名: 第55回日本先天異常学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2015-07-25 – 2015-07-27
• [学会発表] SLC16A2変異によるAllan–Herndon–Dudley症候群の3例. (2015)
  • 著者名/発表者名: 下島圭子, 梅村綾子, 植松貢, 中山東城, 丸山幸一, 井上健, 山本俊至.
  • 学会等名: 第39回日本遺伝カウンセリング学会学術集会
  • 発表場所: 三井ガーデンホテル千葉(千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-06-25 – 2015-06-28
• [学会発表] 進行性大脳白質障害の実態調査と遺伝子診断. (2015)
  • 著者名/発表者名: 三宮範子, 島田姿野, 下島圭子, 山本俊至.
  • 学会等名: 第39回日本遺伝カウンセリング学会学術集会
  • 発表場所: 三井ガーデンホテル千葉(千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-06-25 – 2015-06-28
• [学会発表] ゲノム構造異常によって発症した自閉症・発達障害の疾患特異的iPS細胞を用いた病態解明と治療法開発. (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本俊至, 下島圭子, 金子博之, 岡本伸彦, 斎藤潤, 北畠康司, 永田浩一, 矢田俊彦, 小坂仁, 山形崇倫.
  • 学会等名: 第57回日本小児神経学会学術集会
  • 発表場所: 帝国ホテル大阪(大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-05-28 – 2015-05-30
• [学会発表] 3p interstitial deletion including PRICKLE2 in identical twins with autistic features. (2015)
  • 著者名/発表者名: Okumura A, Yamamoto T, Miyajima M, Shimojima K, Kondo S, Abe S, Ikeno M, Kurahashi H, Takasu M, Shimizu T.
  • 学会等名: 第57回日本小児神経学会学術集会
  • 発表場所: 帝国ホテル大阪(大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-05-28 – 2015-05-30