ヒト21番染色体移入によるダウン症候群モデルマウスの作製と解析

人类21号染色体移植唐氏综合症小鼠模型的产生与分析

• 批准号: 03J02459
• 负责人: 香月 康宏
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J02459/
• 关键词: ダウン症候群; 染色体導入技術; 染色体改変; ES細胞; プロテオーム; マイクロアレイ; ヒト21番染色体; トリソミー; 2次元泳動法; PEBP; mlc2a

ダウン症候群は21番染色体トリソミーにより生ずる先天性疾患であり、精神発達遅滞や心奇形など多様な症状を呈する。しかしながら患者間の臨床症状に大きな差がみられ、多数の遺伝子が関与していることから、症状と21番染色体上の遺伝子との関連付けは困難である。そのためダウン症候群に近い表現型をもつ疾患モデル系が求められていた。そこで1)染色体導入技術および染色体改変技術を用いて、ヒト21番染色体を保持する新しいダウン症候群モデルマウスを作製し、2)ヒト21番染色体がマウスゲノムに及ぼす影響をマイクロアレイ、プロテオームにより解析した。具体的には、染色体改変技術を用いてヒト21番染色体上のダウン症候群候補領域(21q22.12-22.2 Down Syndrome Critical Resion ; DCR)約5Mbを含む2つの特定の領域をマウス染色体末端に人為的にCre-loxPシステムを用いて転座させる方法で外来染色体を安定に保有するES細胞を作製した。このES細胞を用いて神経細胞にin vitroで分化誘導を行い、神経分化初期におけるヒト21番染色体の遺伝子発現への影響をマイクロアレイ解析、プロテオーム解析により調べたところSOD1,CCT8などヒト21番染色体上の遺伝子の発現上昇も観察されたが、マウス染色体上の発現上昇(HnrnpF,Krt2-8,Anxa4)や発現低下(AI850305,UchL1)が観察された。(本研究内容は発表済み、研究発表の欄参照)このことからヒト21番染色体が遺伝子量効果だけでなく様々なレベルでヒト21番染色体以外の染色体上の遺伝子発現制御をかく乱することが明らかになった。また、上記のES細胞からキメラマウスを作製することによりヒト21番染色体特定領域を高頻度にマウス組織で維持できることが明かとなった。今後は個体レベルでのダウン症の表現型の解析を行い、ダウン症発症のメカニズムを解明するため特に胎仔期におけるヒト21番染色体上の遺伝子発現と表現型との関係を調べる。

唐氏综合症是一种由21号染色体三体引起的先天性疾病，表现出智力低下、心脏畸形等多种症状。然而，由于患者之间的临床症状存在较大差异，且涉及大量基因，因此很难将症状与21号染色体上的基因关联起来。因此，人们寻求一种具有与唐氏综合症相似表型的疾病模型系统。因此，1）我们利用染色体转移技术和染色体修饰技术创建了保留人类21号染色体的新型唐氏综合症模型小鼠，2）利用微阵列和蛋白质组分析了人类21号染色体对小鼠基因组的影响。具体来说，我们利用染色体修饰技术，将人类21号染色体上含有约5 Mb的唐氏综合症候选区域（21q22.12-22.2唐氏综合症关键区域；DCR）的两个特定区域人为插入到小鼠染色体的末端，生成了ES。使用 Cre-loxP 系统通过易位稳定携带外源染色体的细胞。使用这些 ES 细胞，我们在体外诱导分化为神经元，并通过微阵列分析和蛋白质组分析研究了神经元分化早期对人 21 号染色体基因表达的影响（HnrnpF、Krt2-）。还观察到表达（AI850305、UchL1）和表达降低（AI850305、UchL1）。 （这项研究的内容已发表，请参阅研究演示部分）这清楚地表明，人类21号染色体在各个层面上破坏了人类21号染色体以外的染色体上的基因表达控制，而不仅仅是基因剂量效应。此外，已经表明，通过从上述ES细胞产生嵌合小鼠，人21号染色体的特定区域可以在小鼠组织中保持高频率。未来，我们将从个体水平分析唐氏综合症的表型，并研究胎儿时期人类21号染色体上的基因表达与表型的关系，以阐明唐氏综合症的发病机制。

项目成果

Dlx5, the mouse homologue of the human-imprinted DLX5 gene, is biallelically expressed in the mouse brain

Dlx5 是人类印迹 DLX5 基因的小鼠同源物，在小鼠大脑中双等位表达

• DOI: 10.1007/s10038-004-0139-2
• 发表时间: 2004-04-09
• 期刊: Journal of Human Genetics
• 影响因子: 3.5
• 作者: M. Kimura;Y. Kazuki;A. Kashiwagi;Y. Kai;S. Abe;O. Barbieri;G. Levi;M. Oshimura
• 通讯作者: M. Oshimura