2023 Fiscal Year Research-status Report
神経筋チャネル病の遺伝子型・表現型相関解明を目指した診断パイプラインの構築
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22K07493
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
久保田 智哉 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (20573231)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 正紀 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20359847)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | チャネル病 / 反復発作性運動失調症 / EA2 / EA1 / EA9 / 遺伝子解析 / Cav2.1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経筋チャネル病とは、神経細胞や骨格筋細胞に発現するイオンチャネルの異常により発症する疾患の総称である。イオンチャネルをコードする遺伝子に変異が生じることで発症する遺伝性疾患である。希少疾患であるため、神経筋チャネル病の医学研究は、遺伝学的解析がなされた個々の臨床報告、発見された遺伝子変化による変異チャネルの機能解析を中心に理解が進んできた。一方で、同一家系内で同一遺伝子変化をもつ患者同士でも発症年齢や表現型が異なることがある点など、未解明な点も多く残されている。また、遺伝子変化が同定されても、その遺伝子変化が新規変異である場合に、病原性を確定するための電気生理学的機能解析に時間がかかる点なども問題となっている。本研究では、神経筋チャネル病における診断パイプラインの改善、遺伝子型・表現型相関（genotype-phenotype correlation）の解明を通じて、神経筋チャネル病の診断率の向上、ひいては新規の治療薬開発にも繋がる基盤を構築することである。具体的には、①神経筋チャネル病患者の臨床症状と遺伝学的解析、②トランスポゾンシステムによるチャネル複合体の培養細胞発現、③変異チャネルの機能喪失の定量化（Dye-based membrane targeting assay）、④変異チャネルの機能獲得の定量化（電気生理学的解析）のステップで進める計画である。R5年度は、③膜発現定量化の解析手法をほぼ確立した。R4年度に作成した反復発作性運動失調症（EA）1型（KCNA１遺伝子）と2型（CACNA1A遺伝子）のクローンを用いて、発現実験を行った（②③）。EA1については、克服すべき改善点が見いだされ、引き続き調整を行っている。EA2に関しては、膜発現が確認できたことから、④機能解析へと進めている。本研究結果により、神経筋チャネル病の診断パイプラインの構築が進んでいる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
③変異チャネルの機能喪失の定量化（Dye-based membrane targeting assay）について、筋チャネル病にかかわるNav1.4とKir2.1をもとに、再現性の高いデータ収集ができる定量化解析手法をほぼ確立できた。②トランスポゾンシステムによるチャネル複合体の培養細胞発現について、EA1の原因であるKCNA1遺伝子にコードされるKv1.1の発現実験を開始したが、HEK293T細胞上の膜発現が安定しない傾向がみられた。今後、細胞株の変更も含めて検討する。EA2の変異チャネル複合体の発現実験を行い、３つの変異チャネルにおいて、膜発現が野生型と同程度であることが確認できた。今後、電気生理学的機能解析へ進んでいく。計画通り、概ね順調に進捗している。また、EA9の原因チャネルであるNav1.2（SCN2A遺伝子）についても発現系を確立できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り進んでおり、引き続き研究を推進していく。②③について、EA1、EA2およびEA9の機能解析系の確立を目指す。電気生理学的解析において、選択バイアスがデータのばらつきに影響しているため、近年発展が目覚ましいオートパッチクランプ機器による計測も検討中である。
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| Causes of Carryover |
予定通りスムーズに研究が進み、膜発現について一定の成果を得られている。次年度は、翌年度分として請求した助成金と合わせ、作成したクローンについてのバイアスを排した電気生理学的機能解析について、重点的に研究を進めていく。
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| Remarks |
Northwestern university 本間和明博士に③Dye-based membrane targeting assayについて、学術的な観点からDiscussionを行い、共同研究を推進している。
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