• 私立大学戦略的研究基盤形成支援事業 再生技術を用いた生活習慣病の次世代型統合的研究基盤の構築

iPS細胞からの迅速な神経分化誘導方法の開発とパーキンソン病細胞バンク

脳神経内科の服部信孝教授、慶應義塾大学医学部生理学教室の岡野栄之教授と共同して、神経系に分化しにくいことが知られているヒト末梢血から作製したiPS細胞を効率的に神経幹細胞(*1)に誘導する技術を開発しました。また、末梢血由来iPS細胞でも皮膚線維芽細胞由来iPS細胞と同じようにパーキンソン病の病態を再現できることを示し、本研究成果を国際幹細胞学会の学会誌であるStem Cell Reports誌に発表しました。今後、この方法を用いて順天堂医院に通院する数千人のパーキンソン病の患者さんから、世界に例の無い規模のパーキンソン病iPS細胞バンク(数千例以上)を構築し、順天堂大学と慶應義塾大学はiPS細胞を用いたパーキンソン病の病態研究・再生医療を連携して促進していくことで合意しました。

図:神経分化誘導法

(Matsumoto et al. Stem Cell Reports 2016)
(2016.2.19 順天堂プレスリリースから引用改変)
https://www.juntendo.ac.jp/albums/abm.php?f=abm00013722.pdf&n=News+release+20160219-6.pdf

3つの小分子化合物を用いてヒトiPS細胞の分化能力を促進する基盤技術を開発

ヒト多能性幹細胞に3つの小分子化合物を加えて、その分化能力を促進する基盤技術を開発しました。多能性幹細胞(ES細胞・iPS細胞)は、体のあらゆる組織や細胞に分化可能な細胞株であり再生医療など幅広い活用が期待されています。しかしながら、ヒト多能性幹細胞、とくにiPS細胞は、①細胞株ごとの分化効率にばらつきがある、②分化速度が比較的ゆっくりである、という性質を有しているため、目的とする細胞・組織に分化しやすい多能性幹細胞株を事前に選別する必要があり、たとえ選別された細胞株を用いたとしても高効率な分化誘導を実現するには多大な労力と長期間を要するという点に問題がありました。今回、共同研究チームはSB431542・Dorsomorphin・CHIR99021の3種の化合物を細胞株の培地に5日間添加すると、ヒト多能性幹細胞が平面的に分化促進された状態へと、ごく短期間で誘導されることを発見しました。これら3つの小分子化合物を用いて誘導された状態を“CTraS(シトラス)”と定義し、CTraS誘導を経た細胞は、目的細胞への分化効率・速度ともに大きく上昇し、疾患モデルにおける病態発現を短期間で再現できることを発見しました。一方で、CTraSは、特定の細胞に分化しにくい株であっても目的細胞(本研究では神経細胞)へと高効率に分化させるため、目的の細胞に分化しやすい細胞株を選別することが不要になり、大きく研究効率が上昇しました。この研究により開発されたCTraSを介した分化促進は多様な細胞系譜に応用可能であるため、ヒト多能性幹細胞を用いたあらゆる応用技術に寄与し、特に、再生医療・病態研究・医薬品開発を加速度的に促進させる基盤になると期待されます。本研究成果は2017年10月26日正午(米国東部時間)に、国際幹細胞学会(ISSCR)の公式ジャーナルである「Stem Cell Reports」のオンライン版に掲載されました。

図:分化誘導基盤

(Fujimori K, Matsumoto T, Kisa F, Hattori N, Okano H, Akamatsu W. Stem Cell Reports. 2017 Nov 14;9(5):1675-1691.)
(2017.10.27 順天堂プレスリリースから引用改変)
https://www.juntendo.ac.jp/albums/abm.php?f=abm00022072.pdf&n=20171027プレスリリース(慶應医学生理学・順天堂医学ゲノム再生).pdf

iPS細胞を用いたパーキンソン病の新規治療薬探索

下記AMED・科研費の研究資金を用いて、パーキンソン病の患者さんからiPS細胞を作製し、そのiPS細胞を用いて新薬の開発を行っています。

疾患iPS細胞を用いた脳タンパク質老化モデルの構築と治療薬の開発

(新学術領域研究「脳タンパク質老化と認知症制御」 H29-H30 公募研究 代表:赤松和土)

神経変性疾患患者中枢神経系におけるαシヌクレイン異常凝集・局在異常・蓄積は疾患発症に深く関わっていると考えられる。本研究では患者由来iPS細胞から誘導した細胞を用いてαシヌクレイン凝集をハイスループットに定量する方法を開発し、病態解明と異常凝集を改善する薬剤のスクリーニングを行うためのツールとして確立する。一方で発症まで50-60年を要する遅発性の変性疾患を数週間の培養期間で再現する方法を開発している。これらの手法と患者特異的iPS細胞や遺伝子編集を行ったiPS細胞を用いて、従来よりも高精度で再現度の高いαシヌクレイン凝集モデルシステムを確立し、新たな病態メカニズムの発見と創薬を目指す。

ゾニサミドの抗パーキンソン病薬作用機構の解明(2017-2019年度)

(AMED 創薬基盤推進研究事業 臨床エビデンスに基づいた創薬ターゲット研究 代表:赤松和土)

ゾニサミド(ZNS)は抗てんかん薬として1989年から用いられている薬剤であるが、パーキンソン病(PD)患者への投与によってPDの運動症状を著明に改善することが明らかになり、臨床試験・治験を経て新たなPD治療薬として2009 年に承認された。ZNSは神経保護作用を有することが知られており、モデル動物・培養細胞での検証によりドパミン合成の亢進とモノアミン酸化酵素(MAO)阻害・MnSOD発現促進による抗酸化作用によって抗PD作用を有することが示唆されているが、詳細な機序は不明である。薬効に対してもPD患者のなかで反応性に個人差があることから、作用機序の解明とZNS反応性に関連するバイオマーカーの同定はより効果的な治療をもたらすことが期待される。
本研究ではiPS細胞を用いたZNS薬効評価モデルの確立を試みるとともに、iPS細胞由来のドパミン神経細胞におけるZNS添加前後のメタボローム解析を行い、反応症例と不応症例を分類するバイオマーカーの検索とともに、代謝産物の変化からZNSの作用機序を明らかにする。

本研究は大日本住友製薬から原薬提供と助言を受けながら連携して進められる。

疾患iPS細胞を用いた遺伝性・孤発性パーキンソン病の新規治療薬探索(2017-2019年度)

(AMED 難治性疾患実用化研究事業 薬事承認を目指すシーズ探索研究(ステップ0)代表:赤松和土)

パーキンソン病における疾患修飾薬候補の同定とprecision medicineの実現に向けたアカデミアと企業の技術融合による新たな創薬エコシステムの開発(2019-2022年度)

(AMED 創薬基盤推進研究事業 産学官共同創薬技術活用プロジェクト(GAPFREE) 代表:赤松和土)