【研究分野】生物分子化学

【研究領域課題番号】17H06112 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

セレブロン(CRBN) / サリドマイド / CRBN作動薬 / 脳発生 / iPS細胞 / 神経幹細胞 / ゼブラフィッシュ / CRBN / セレブロン / サリドマイド誘導体 / ヒトiPS細胞 / 脳発達 / ヒト型ゼブラフィッシュ / 活性発現の分子機構 / 活性発現の分子構造 / 脳・神経 / 発生・分化 / 再生医学 / 生体分子 / 薬学

【研究成果の概要】

サリドマイドの標的因子セレブロン(CRBN)が、発生過程における脳の神経幹細胞の増殖・分化に重要な役割を担うことを明らかにし、CRBNの新規基質として、四肢や耳のサリドマイド催奇形性を司るp63を新たに同定した。神経幹細胞を増殖させるCRBN作動薬を探索するため、サリドマイド誘導体にフッ素やヘテロ官能基を導入した100種以上の新規化合物の合成に成功し、ゼブラフィッシュおよびヒトiPS細胞由来の神経幹細胞を用いて、増殖亢進活性の高い新規CRBN作動薬を同定することに成功した。CRBN作動薬の薬効に関わる制御因子や新規基質タンパク質を同定し、新規CRBN作動薬の臨床応用に向けた段階に発展している。

【研究の社会的意義】

サリドマイドとCRBNによる脳発生と四肢催奇形性の分子機構を明らかにしたことで、サリドマイドの副作用を抑えた新薬の開発が可能となった。また、様々なサリドマイド誘導体の合成に成功し、ゼブラフィッシュおよびヒトiPS細胞を用いた活性の評価系を確立して神経幹細胞の増殖亢進活性の高い候補化合物4種を見出すことに成功したことで、分子構造から創薬を考えるアプローチが極めて有効なことが明らかになった。また、CRBN作動薬の制御因子や新規基質を同定し、得られた候補化合物が、ヒト神経幹細胞の増殖・分化を制御する脳神経疾患の新たな治療薬として、応用展開が可能であることが示された。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2017-05-31 - 2020-03-31

【配分額】181,090千円 (直接経費: 139,300千円、間接経費: 41,790千円)

【研究分野】小児科学

【研究領域課題番号】17K10083 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ダイレクトリプログラミング / iN / エピゲノム / 神経疾患 / 末梢血細胞 / 直接誘導 / iPS細胞 / 神経科学 / 脳神経疾患 / 発生・分化 / 脳・神経

【研究成果の概要】

本研究から、末梢血単核球からセンダイウイルスを用いて効率よく神経細胞への分化転換をさせる技術を構築した。これまでの報告に比べて、迅速かつ生存効率の高い方法である。本法では既存法と同様にグルタミン酸作動性神経細胞が主要素として産生されてくるものの、GABA作動性や、ドパミン作動性神経細胞も産生されてくることが分かった。このことから、迅速な技術の上に、今後、分化指向性を調整することで選択的な神経サブタイプを作りだすことが可能になると考えられる。また、本培養技術で産生された細胞のキャラクターを知るためのハイコンテンツセルイメージャーや1細胞RNAシーケンスを組み合わせる技術も構築できた。

【研究の社会的意義】

本研究を通して末梢血細胞からiPS細胞を介することのない、極めて迅速な神経分化転換技術（ダイレクトリプログラミング）のプラットフォームができ、その詳細な性質も把握できるようになった。さらに、iPS細胞からの分化誘導時と導入している因子がほぼ同じであるにもかかわらず血球細胞からの分化転換ではより多岐のサブタイプの神経細胞が産生されている。これは細胞個々がもつエピジェネティック情報を完全にリプログラミングしていないことも大きな理由の一つであると予想される。そのため、これまで困難であったエピジェネティックに関与する疾患の病態評価や治療法開発に向けて、新しく機能的実験系を提唱できたと考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)