難治性てんかんに遺伝子修復で挑む

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25670481
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 研究機関: 福岡大学
• 研究代表者: 廣瀬 伸一 福岡大学, 医学部, 教授 (60248515)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: てんかん / ドラベ症候群 / 遺伝子 / 遺伝子修復 / ＴＡＬＥＮ

研究概要

てんかんの病態は長い間不明であったが、近年の分子生物学の発展に伴い、てんかんに関連した遺伝子異常が発見されるようになった。単一遺伝子の異常によるてんかんであれば、理論的にはその遺伝子異常を修復することにより根治することができるはずである。生きている細胞の遺伝子を改変、すなわち修復することは、かつては不可能であった。しかしながら、最近ではいくつかの革新的な分子生物学的技術により、それが可能となった。
ドラベ症候群は、ナトリウムチャネルをコードする遺伝子、ＳＣＮ１Ａの異常により引き起こされる、単一遺伝子異常に起因した難治性のてんかんである。今回、世界に先駆けて、このドラベ症候群の患者より樹立したiPS細胞から神経細胞へ分化誘導することに成功した。これにより、ドラベ症候群の分子病態を明らかにすることができた。さらにこのiPS細胞を用いて、そのＳＣＮ１Ａの異常をＴＡＬＥＮ技術により修復することに成功した。
今後は、遺伝子異常が修復されたiPS細胞から分化誘導した神経細胞と、健常者iPS細胞より分化誘導した神経細胞の神経活動が同じであるか等を比較し、てんかんの病態が回復しているか評価する予定である。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

計画と同様にてんかん患者よりiPS細胞を樹立後、神経細胞へ分化誘導することができた。このため、作製したヒトの神経細胞を用いて、ドラベ症候群の病態がGABA系神経細胞の活動電位の減弱によることを、世界に先駆けて明らかにすることができた。この知見により、ドラベ症候群の病態は抑制神経系の不全によることが証明された。今までＳＣＮ１Ａの異常を持つマウスで観察されていた病態が、初めてヒトで再現できた事例となった。さらに、ドラベ症候群ではナトリウムチャネル阻害効果がある抗てんかん薬は、患者の症状を悪化させることが知られていたが、その理由がこれらの抗てんかん薬は抑制神経系の機能不全をさらに悪化させることによることを明確に示すことができた。
ドラベ症候群のiPS細胞の遺伝子修復をＴＡＬＥＮ法により成功することができた。知りうる限り、ドラベ症候群のiPS細胞の遺伝子修復例は他に報告がない。これにより、本研究の最終目的である、難治性てんかんの遺伝子修復による治療開発へ大きく近づいたことになった。さらにTALEN法を用いることで、逆に健常者由来のiPS細胞にドラベ症候群で見られる任意の遺伝子異常の導入が可能であることを意味しており、希少疾患であるドラベ症候群の患者よりiPS細胞を樹立することなく、様々な遺伝子異常によるドラベ症候群の病態研究が行えるようになったと言える。

今後の研究の推進方策

遺伝子異常を修復したiPS細胞から神経細胞を樹立して、そのＧＡＢＡ系細胞の特性が健常者から樹立したiPS細胞由来の神経細胞のそれと同様に回復しているか確認する必要がある。同時に現在は一例のドラベ患者のiPS細胞の遺伝子異常の修復に成功したのみであり、今後は他のＳＣＮ１Ａ遺伝子異常を持つ、複数の患者由来のiPS細胞の遺伝子修復を行う必要がある。さらに健常者から樹立したiPS細胞に、ＴＡＬＥＮ技術を用いてドラベ症候群で発見されたＳＣＮ１Ａ遺伝子異常を導入したのち、神経細胞へ分化誘導し、患者由来iPS細胞の神経細胞と同様な異常が観察されるか確認するなどして、相補的な実験を行う。
また、ＴＡＬＥＮ技術によるＳＣＮ１Ａ遺伝子以外のゲノムへの影響を調査するため、遺伝子異常を修復あるいは導入された細胞のゲノム配列を次世代シークエンサーを用いた全ゲノムシークエンスを行い確認する。

研究成果

• [雑誌論文] SCN1A testing for epilepsy: application in clinical practice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirose S, Scheffer IE, Marini C, De Jonghe P, Andermann E, Goldman AM, Kauffman M, Tan NC, Lowenstein DH, Sisodiya SM, Ottman R, Berkovic SF,
  • 雑誌名: Epilepsia. 巻: voL.54(5) ページ: 946-952
  • DOI: 10.1111/epi.12168
  • 査読あり
• [雑誌論文] A case of severe progressive early-onset epileptic encephalopathy: unique GABAergic interneuron distribution and imagings. . (2013)
  • 著者名/発表者名: Inoue T, Kawawaki H, Kuki I, Nabatame S, Tomonoh Y, Sukigara S, Horino A, Nukui M, Okazaki S, Tomiwa K, Kimura-Ohba S, Inoue T, Hirose S, Shiomi M, Itoh M.
  • 雑誌名: Journal of the Neurological Scienes 巻: vol.327 ページ: 65-72
  • DOI: 10.1016/j.jns.2013.01.038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of ATP1A3 mutations by exome sequencing as the cause of alternating hemiplegia of childhood in Japanese patients. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishii A, Saito Y, Mitsui J, Ishiura H, Yoshimura J, Arai H, Yamashita S, Kimura S, Oguni H, Morishita S, Tsuji S, Sasaki M, Hirose S
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: vol.8(2) ページ: e56120
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0056120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic analysis of PRRT2 for benign infantile epilepsy, infantile convulsions with choreoathetosis syndrome, and benign convulsions with mild gastroenteritis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishii A, Yasumoto S, Ihara Y, Inoue T, Fujita T, Nakamura N, Ohfu M, Yamashita Y, Takatsuka H, Taga T, Miyata R, Ito M, Tsuchiya H, Matsuoka T, Kitao T, Murakami K, Lee WT, Kaneko S, Hirose S.
  • 雑誌名: Brain & development. 巻: vol.35(6) ページ: 524-530
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2012.09.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] PCDH19-related female-limited epilepsy: further details regarding early clinical features and therapeutic efficacy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Higurashi N, Nakamura M, Sugai M, Ohfu M, Sakauchi M, Sugawara Y, Nakamura K, Kato M, Usui D, Mogami Y, Fujiwara Y, Ito T, Ikeda H, Imai K, Takahashi Y, Nukui M, Inoue T, Okazaki S, Kirino T, Tomonoh Y, Inoue T, Takano K, Shimakawa S, Hirose S
  • 雑誌名: Epilepsy research. 巻: vol.106 ページ: 191-199
  • DOI: 10.1016/j.epilepsyres.2013.04.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] A human Dravet syndrome model from patient induced pluripotent stem cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Higurashi N, Uchida T, Lossin C, Misumi Y, Okada Y, Akamatsu W, Imaizumi Y, Zhang B, Nabeshima K, Mori MX, Katsurabayashi S, Shirasaka Y, Okano H, Hirose S.
  • 雑誌名: Mol Brain. 巻: vol.6 ページ: 19
  • DOI: 10.1186/1756-6606-6-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] A recurrent KCNT1 mutation in two sporadic cases with malignant migrating partial seizures in infancy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishii A, Shioda M, Okumura A, Kidokoro H, Sakauchi M, Shimada S, Shimizu T, Osawa M, Hirose S, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Gene 巻: vol.531 ページ: 467-471
  • DOI: 10.016/j.gene.2013.08.096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current Trends in Dravet syndrome Research. (2013)
  • 著者名/発表者名: Higurashi N, Uchida T, Hirose S, Okano H.
  • 雑誌名: J Neurol Neurophysiol. 巻: vol.4(3) ページ: 152
  • DOI: 104172/2155-9562-1000152
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel prophylactic effect of furosemide treatment on autosomal dominant nocturnal frontal lobe epilepsy (ADNFLE). (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamada J, Zhu G, Okada M, Hirose S, Yoshida S, Shiba Y, Migita K, Mori F, Sugawara T, Chen L, Liu F, Yoshida S, Ueno S, Kaneko S.
  • 雑誌名: Epilepsy research. 巻: vol.107(1-2) ページ: 127-137
  • DOI: 10.1016/j.eplepsyres.2013.08.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] ADORA2A polymorphism predisposes children to encephalopathy with febrile status epilepticus. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinohara M, Saitoh M, Nishizawa D, Ikeda K, Hirose S, Takanashi J, Takita J, Kikuchi K, Kubota M, Yamanaka G, Shiihara T, Kumakura A, Kikuchi M, Toyoshima M, Goto T, Yamanouchi H, Mizuguchi M.
  • 雑誌名: Neurology 巻: vol.80 ページ: 1571-1576
  • DOI: 10.1212/WNL.0b013e31828f18d8.Epub2013 Mar27.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of SCN1A mutations in patients with severe myoclonic epilepsy in infancy by custom resequence array (2013)
  • 著者名/発表者名: Sugawara T, Yoshida S, Onodera N, Wada K, Hirose S, Kaneko S.
  • 雑誌名: Journal of Epileptology 巻: vol.21 ページ: 5-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel HCN2 Mutation Contributes to Febrile Seizures by Shifting the Channel’s Kinetics in a Temperature-Dependent Manner. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Shi X, Numata T, Mori Y, Inoue R, Lossin C, Z. BT, Hirose S.
  • 雑誌名: . PLoS ONE 巻: vol.8(12) ページ: e80376
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0080376
  • 査読あり
• [雑誌論文] Properties of a novel GABAA receptor γ2 subunit mutation associated with seizures. (2013)
  • 著者名/発表者名: Migita K, Yamada J, Nikaido Y, Shi X, Kaneko S, Hirose S, Ueno S.
  • 雑誌名: J Pharmacol Sci. 巻: vol.121(1) ページ: 84-87
  • DOI: 10.1254/jphs.12222SC
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oral mexiletine for lidocaine-responsive neonatal epilepsy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa M, Okumura A, Niijima S, Yamashita S, Shimono K, Hirose S, ShimizuT.
  • 雑誌名: Brain & development. 巻: vol.35(7) ページ: 667-669
  • DOI: 10.1016/j.braidev.2012.10.01
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of SCN1A mutations on patient-derived GABAergic neurons: what are the implications for future Dravet syndrometherapeutics? (2013)
  • 著者名/発表者名: Higurashi N, Okano H, Hirose S.
  • 雑誌名: Future Neurol. 巻: vol.8(5) ページ: 487-489
  • DOI: 10.2217/fnl.13.34
  • 査読あり
• [学会発表] Novel HCN2 mutation found in febrile seizure patients affects temperature sensitivity (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Shi X, Numata T, Mori Y, Inoue R, Hirose S,
  • 学会等名: The 11th Korea-Japan Joint Symposium of Brain Sciences, and Cardiac and Smooth Muscle Sciences
  • 発表場所: Hamamatsu , Japan
  • 年月日: 20130904-20130907
• [学会発表] Molecular basis of benign familial infantile epilepsy and related syndromes (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirose S
  • 学会等名: モントリオールてんかん学会 ３０Th international Epilepsy Congress 2013
  • 発表場所: "Montreal,Canada
  • 年月日: 20130623-20130627
• [学会発表] KCNQ2 and KCNQ3 abnormalities in benign neonatal epilepsy（BNE):a ｇenetic analysis of BNE in Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Ihara Y，Ishii A, Kaneko S, Hirose S, The Epilepsy Genetic Study Group Japan ｛Chairpersoｎ , SK}｛Japan}
  • 学会等名: モントリオールてんかん学会３０Th international Epilepsy Congress 2013
  • 発表場所: モントリオール Canada
  • 年月日: 20130623-20130627
• [学会発表] Identification of ATP1A3 mutations ｂｙ exome sequencing as the cause of alternating hemiplegia of childhood in Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishii A，Saito Y, Mitsui J, Ishiura H, Yoshimura J，Arai H, Yamashita S, Kimura S, Oguni H, Morishita S,Tsuji S, Sasaki M, Hirose ｓ｛Japan}
  • 学会等名: モントリオールてんかん学会３０Th international Epilepsy Congress 2013
  • 発表場所: モントリオール Canada
  • 年月日: 20130623-20130627
• [学会発表] Frequency of Mutations of KCNQ2 and KCNQ3 in Benign Neonatal Epilepsy in Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirose S, Ihara Y, Ishii A.
  • 学会等名: kecてんかん学会 Korean Epilepsy Congress 2013
  • 発表場所: 韓国 ソウル
  • 年月日: 20130613-20130615
• [学会発表] Electrophysiogical Analysis of Mutant HCN Channels Found in Febrile Seizure Patients (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Shi X, Numata T,Mori Y,Inoue R,Hirose S.
  • 学会等名: Kecてんかん学会 Korean Epilepsy Congress 2013
  • 発表場所: 韓国 ソウル
  • 年月日: 20130613-20130615
• [学会発表] KCNQ2 Mutation Enhances Firing Activity of Gabaergic Interneurons in the Hippocampus of Neonatal Mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Uchida T,Deshimaru M,Koyama S,Yanagawa Y,Hirose S.
  • 学会等名: kecてんかん学会 Korean Epilepsy Congress 2013
  • 発表場所: 韓国 ソウル
  • 年月日: 20130613-20130615
• [学会発表] A Genetic Analysis of Benign Neonatal Epilepsy in Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: IharaY,IshiiA, KanekoS,HiroseS.
  • 学会等名: International Symposium on Neontal Seizures and Related Disorders (ISNS) The 15th Annual Meeting of Infantile Seizure Society(ISS)
  • 発表場所: Tokyo,Japan
  • 年月日: 20130412-20130414
• [図書] 遺伝学的診断マニュアル (2013)
  • 著者名/発表者名: 廣瀨伸一
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 希少難治てんかん 診療マニュアル