IRUCAA@TDC : 【研究成果報告】 (1)学長奨励研究助成成果報告

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Title

【研究成果報告】 (1)学長奨励研究助成成果報告

Journal

歯科学報, 119(4): 264-265

URL

http://hdl.handle.net/10130/4960

Right

Description

① Gorlin 症候群患者由来 iPS 細胞を用いた 疾患メカニズムの解明 生化学講座 小野寺晶子 １．研究の概要 疾患特異的 iPS 細胞は希少疾患の病態解明と治療 法開発に非常に有用な材料として期待されている。 Hedgehog の受容体である PTCH１を原因遺伝子と する Gorlin 症候群は変異による Hedgehog 経路の 活性化によりさまざま症状を呈するが，変異と疾患 病態メカニズムとの関連は未解明である。本研究は Gorlin 症候群特異的 iPS 細胞を樹立し，Gorlin 症候 群の多彩な病態解明，治療法の開発，薬剤の開発に 応用することを目的とする。 ２．取組状況 本研究では４名の Gorlin 症候群（基底細胞母斑症 候群）患者由来細胞より細胞の樹立を行い，疾患 iPS 細胞を用いて，２種類の骨芽細胞分化誘導法を用 い，ヒト骨芽細胞における Hh 関連のメカニズムに ついて検討した。加えて，疾患患者の正常組織部， 基底細胞癌部，歯原性角化嚢胞部より遺伝子抽出を 行い網羅的な遺伝子変異探索を行った。 ３．本事業の成果 Kimonis の Gorlin 症候群診断基準により診断が 確定し，インフォームドコンセントを得た４名の患 者より採取したゲノム DNA を次世代シークエンス 解析した。次世代シークエンス解析ではシークエン スを読んだ回数に相当する coverage が多いほ ど シークエンスデータが確かと考えられるので，cov-erage が３０以上あった変異を探索した。その結果４ 症例すべてで PTCH１遺伝子の変異を確認し，そ の内３症例は今まで報告のない新規変異であった。 また，患者の線維芽細胞は正常人線維芽細胞に比べ Hh 経路のターゲットである GLI１遺伝子発現が上 昇していることを確認したが，発現の程度は異なっ ていた。これまで，Hh 遺伝子変異部位と症状には 関連がないといわれており，PTCH１以外の Hh 情 報伝達経路の関連する遺伝子異常が重複して存在す る可能性を疑い，Hh 関連８４遺伝子のデータを解析 した。このとき遺伝子変異が機能的異常に関連する か否かを判定する MutationTaster および Polyphen ２解析を行い，タンパク質機能異常が強く疑われる 遺伝子変異のみに着目した。すると面白いことに case１に は PTCH１と 遺 伝 子 が５４％相 同 で あ る PTCH２にも変異が重複して存在し，case３，４に は PTCH１，２と は 異 な る Hh 受 容 体 で あ る BOC にも変異が存在することを確認した。Case２では Wnt９b に 変 異 が 存 在 し た。Gorlin 症 候 群 で は PTCH２変異単独の報告もある。しかし，PTCH１ 変異が存在した場合その他の Hh 受容体変異は十分 調べられていない可能性が高い。多彩な Gorlin 症 候群疾患病態の背景には複数の Hh 受容体遺伝子変 異や Hh 関連遺伝子変異が重複して存在し，結果と して Hh 経路の活性化の違いを生み異なる表現型を 誘導する可能性もあると結論づけた。 これら４症例の骨病変と Hh 関連遺伝子異常の関 係を明らかにするため，iPS 細胞を用いた検討を 行った。患者由来 iPS 細胞は Hh 経路の活性化剤で ある SAG に対し高い反応性を有していた。この細 胞を用いて骨芽細胞分化を行うと，コントロール iPS 細 胞 に 比 べ ALP 活 性 が 高 く，骨 芽 細 胞 マ ー カーである RUNX２発現が高かった。さらに iPS 細胞においては WNT，BMP 群の遺伝子発現が低 く，骨芽細胞誘導を行うと WNT，BMP 群の遺伝 子発現が優位に高くなることから，Golin 症候群で は Hh 経路に加え WNT，BMP 群も協調的に亢進 させることで骨芽細胞誘導に過剰に反応し石灰化が 亢進し骨組織病態を生じさせる可能性が考えられ た。 【関連業績】 雑誌論文

１．Hasegawa D, Shino H, Onodera S, Nakamura T, Saito A, Watanabe K, Onda T, Nishimura K, Ohtaka M, Nakanishi M, Kosaki K, Yama-guchi A, Shibahara T, Azuma T : Gorlin

研究成果報告

⑴学長奨励研究助成成果報告

syndrome-derived induced pluripotent stem cells are hypersensitive to Hedgehog-mediated osteogenic induction. PLOS ONE，１２⑽：e ０１８６８７９，２０１７．

２．Onodera S, Saito A, Hasegawa D, Morita N, Watanabe K, Nomura T, Shibahara T, Ohba S, Yamaguchi A, Azuma T : Multi-layered muta-tion in hedgehog-related genes in Gorlin syn-drome may affect the phenotype. PLOS ONE， １２⑼：e０１８４７０２，２０１７．

学会発表

１．Morita N, Hasegawa D, Onodera S, Ukici K, Takahashi S, Nomura T, Azuma T.

Epidermal differentiation from Gorlin Syndrome-induced pluripotent stem cells.

The 65th Annual Meeting of Japanese Asso-ciation for Dental Research November 19th

2017 Shinagawa, Tokyo

２．Onodera S, Azuma T, Saito A, Hasegawa D, Katakura A, Nomura T, Kosaki K, Chung UI, Shibahara T, Ohba S.

Anomaly of osteoblast differentiation ability and its molecular mechanism of iPS cells de-rived from Gorlin syndrome patient.

The 35th Annual Meeting of the JSBMR, July

27th 2017 Fukuoka, Japan

３．Onodera S, Hasegawa D, Saito A, Shibahara K, Kosaki K, Azuma T.

Investigation of novel related genes in Gorlin syndrome using Whole Eexome Sequence Analysis.

The Molecular Biology Society of Japan 2016 1st December 2016 Yokohama, Japan

４．Onodera S, Shino H, Hasegawa D, Saito A, Katakura A, Shibahara T, Azuma T.

Gorlin Syndrome iPS cells demonstrate strong activation of Hedgehog, WNT and BMP path-ways in Osteogenesis.

ESA/SRB/ANZBMS joint meeting 2016 23th August 2016 Gold coast, Australia

５．Saito A, Oki A, Nakamura T, Onodera S, Shino H, Hasegawa D, Kosaki K, Onda T, Watanabe A, Shibahara T, Sueishi K, Azuma T.

Analyses of osteogenic differentiation in iPS cells derived from cleidocranial dysplasia Pa-tients.

ESA/SRB/ANZBMS joint meeting 2016 23th August 2016 Gold coast, Australia

歯科学報 Vol．１１９，No．４（２０１９） ２６５