iPS細胞由来神経細胞分化の基盤技術開発および患者神経細胞を用いた統合失調症研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04645
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中澤 敬信 大阪大学, 薬学研究科(研究院), 特任准教授(常勤) (00447335)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: iPS細胞 / 統合失調症 / de novo 変異 / 神経細胞分化 / RNA発現解析 / 分子病態

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、独自に収集した患者サンプルからiPS細胞を作製し、様々な神経細胞に分化させ、その機能異常をゲノム動態解析、遺伝子発現解析、プロテオーム解析、分子細胞生物学的解析、およびシナプス機能を調べる電気生理学的解析で明らかにすることを目的としている。また、必要に応じてマウスの神経細胞も解析に用い、明らかにした疾患神経細胞の機能異常とすでに同定済みの疾患特異的変異の相関を解析する計画である。本年度は以下の成果を得た。
１）エピゾーマルベクターを用いた標準的な方法によって、臨床情報が保持されている統合失調症患者4人からiPS細胞を樹立した。なお、患者由来のリンパ芽球を直接的に神経細胞に分化させるため、種々の神経系特異的転写因子群、エピゲノム関連薬剤等を用いた分化方法を実施したが、リンパ芽球を直接的に神経細胞に分化させることは本年度は成功しなかった。
２）統合失調症の多発家系（大阪大学医学部附属病院）および健常者のiPS細胞から神経幹細胞および神経細胞を作製した。作製した神経細胞のRNA発現解析をHiseq2000を用いて実施したところ、発達関連遺伝子群、MHC遺伝子、細胞外との相互作用に必要な細胞接着因子群、液性の分泌因子群等において、健常者と患者で発現に相違があることが明らかになった。
３）統合失調症患者に独自に見いだしていたde novo 変異を持つ遺伝子群の神経細胞の発達過程における機能解析をin utero エレクトロポレーション法により実施したところ、ASD2, ASD4 遺伝子について神経細胞の発達に関与していることを示唆する結果を得た。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

統合失調症患者のiPS細胞の樹立は当初の樹立予定数をクリアしたことから、順調に進展している。また、独自に見いだしている統合失調症の多発家系患者や de novo変異を持つ患者の分子病態の候補分子群を同定しており、こちらもおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

疾患iPSの樹立および神経細胞への分化の基盤技術は整いつつあることから、今後については、神経細胞の機能解析に力点をおいていく。具体的には、電気生理学解析やカルシウムイメージング等を用いて患者神経細胞の機能の異常を明らかにしていくとともに、すでに見いだしている疾患関連分子群の機能解析をiPS細胞のみならず、マウスの系を用いて実施していく予定である。

Research Products

• [Journal Article] De novo POGZ mutations in sporadic autism disrupt the DNA-binding activity of POGZ. (2016)
  • Author(s): Matsumura K, Nakazawa T, Nagayasu K, Gotoda-Nishimura N, Kasai A, Hayata-Takano A, Shintani N, Yamamori H, Yasuda Y, Hashimoto R, Hashimoto H .
  • Journal Title: Journal of Molecular Psychiatry Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Emerging roles of ARHGAP33 in intracellular trafficking of TrkB and pathophysiology of neuropsychiatric disorders. (2016)
  • Author(s): Nakazawa T, Hashimoto R CA, Sakoori K, Sugaya Y, Tanimura A, Hashimotodani Y, Ohi K, Yamamori H, Yasuda Y, Umeda-Yano S, Kiyama Y, Konno K, Inoue T, Yokoyama K, Inoue T, Numata S, Ohnuma T, Iwata N, Ozaki N, Hashimoto H, Watanabe M, Manabe T, Yamamoto T, Takeda M, Kano M
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 7 Pages: 10594
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms10594.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Whole-exome sequencing and neurite outgrowth analysis in autism spectrum disorder. (2016)
  • Author(s): Hashimoto R, Nakazawa T, Tsurusaki Y, Yasuda Y, Nagayasu K, Matsumura K, Kawasaki H, Yamamori H, Fujimoto M, Ohi K, Umeda-Yano S, Fukunaga M, Fujino H, Kasai A, Hayata-Takano A, Shintani N, Takeda M, Matsumoto N, Hashimoto H.
  • Journal Title: Journal of Human Genetics Volume: 61 Pages: 199-206
  • DOI: doi: 10.1038/jhg.2015.141.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] iPS細胞関連技術を用いたクロザピン応答性の分子基盤解析 (2016)
  • Author(s): 藤原幹也、菊地正隆、永安一樹、中澤敬信、山森英長、笠井淳司、早田敦子、新谷紀人、藤本美智子、
  • Organizer: 第89回 日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-09 – 2016-03-11
• [Presentation] 自閉症の疾患特異的候補遺伝子の機能的スクリーニング (2015)
  • Author(s): 松村憲佑、橋本亮太、中澤敬信、鶴崎美徳、安田由華、永安一樹、川島和、山森英長、藤本美智子、
  • Organizer: 第38回日本神経科学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31