Identifying drug targets for neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders via brain transcriptome

通过脑转录组识别神经精神和神经发育障碍的药物靶点

• 批准号: 21K07820
• 负责人: 野村 淳
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07820/
• 关键词: コピー数変異; 神経発達症; 自閉症; 統合失調症; ヒトES細胞; オルガノイド; 幹細胞生物学; 神経生理; シングルセル解析; コピー数多型; 染色体操作; 神経発達; 神経発達障害; 精神疾患; 次世代シーケンサー

ヒト1q21.1染色体領域は，自閉症，統合失調症との相関が認められる領域である．特に本領域の欠失は自閉症と，重複は統合失調症との相関が認められており，当該領域に存在する遺伝子のコピー数が疾患表現型に影響を与える（コピー数変異：CNV）ものと考えられる．本研究は，ヒトES細胞をベースにアイソジェニックセルラインとして1q21.1欠失/重複細胞をゲノム編集技術を用いて樹立し，in vitroでの2D神経細胞への分化，さらには大脳皮質オルガノイドを作製する事で，ヒト患者脳内における疾患表現型の同定，さらには疾患表現型に結びつく分子メカニズムを明らかにする事を目的とする．本年度は，コントロール細胞とともに過年度に樹立した1q21.1欠失細胞，1q21.1重複細胞をin vitroで神経分化誘導を行い，細胞外電位計測法である平面微小電極アレイ（Multi Electrode Array: MEA），さらに大脳皮質オルガノイド作製を行う事で脳内の疾患表現型の同定を試みた．現在まで，MEAによる神経電気生理学的特性は，コントロール，1q21.1欠失細胞，1q21.1重複細胞間で顕著な変化は認められていない．ただし，1.5ヶ月間の比較的短期間と考えられるin vitroカルチャーである事を考え併せると，より長期間培養した成熟神経細胞でのレコーディングが必要と考えており，現在実施中である．同様にGABA作動性神経細胞の興奮性神経細胞への影響を解析するため，GABAA受容体のブロッカーであるBicuculline投与による薬理学的解析も進行中である．オルガノイドは，各種プロトコールの比較とともに，ストレスフリー回転型浮遊培養器を試験的に導入し，大脳皮質オルガノイド・大脳皮質層形成への影響，解析が進行中である．

人类 1q21.1 染色体区域是与自闭症和精神分裂症相关的区域。特别是，该区域的缺失与自闭症有关，重复与精神分裂症有关，并且该区域中存在的基因拷贝数影响疾病表型（拷贝数变异：CNV）。在本研究中，我们利用基因组编辑技术建立了基于人类ES细胞的1q21.1缺失/重复细胞系，将其在体外分化为2D神经元，并进一步开发了大脑皮质类器官。识别人类患者大脑中的疾病表型，并进一步阐明与疾病表型相关的分子机制。今年，我们将在去年建立的1q21.1缺失细胞和1q21.1重复细胞以及对照细胞中体外诱导神经分化，并使用平面微电极阵列（MEA），这是一种细胞外此外，我们尝试通过创建大脑皮质类器官来识别大脑中的疾病表型。迄今为止，在对照细胞、1q21.1 缺失细胞和 1q21.1 复制细胞中，未观察到 MEA 对神经电生理特性产生显着变化。然而，考虑到体外培养被认为是相对较短的1.5个月，我们认为有必要对培养更长时间的成熟神经元进行记录，目前正在进行中。同样，为了分析GABA能神经元对兴奋性神经元的影响，使用GABAA受体阻滞剂荷包牡丹碱的药理分析也在进行中。对于类器官，我们目前正在比较各种方案，尝试引入无应力旋转悬浮培养容器，并分析对大脑皮质类器官和大脑皮质层形成的影响。

项目成果

シングルセル，オルガノイド研究による細胞腫特異的自閉症リスク因子の同定

通过单细胞和类器官研究鉴定细胞肿瘤特异性自闭症危险因素

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本生物学的精神医学会誌
• 作者: Nomura J;Takumi T.
• 通讯作者: Takumi T.