疾患iPS細胞によるピルビン酸脱水素酵素欠損症の研究基盤の開発

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疾患iPS細胞は、希少・難治性疾患の病態解析や新薬/根治療法を開発するための極めて強力なプラットホームである。ピルビン酸脱水素酵素複合体（PDHC）欠損症は、エネルギー産生障害を軸とした先天性代謝異常をきたす希少指定難病であり、Leigh脳症の原因の１つである。本症は脳筋症状を示し、軽症例の一部を除いて有効な治療法がない。そこで本研究では、およそ30年前に集めたPDHC欠損症患者由来の凍結保存細胞からiPS細胞を樹立する。当該iPS細胞をエネルギー要求性の高い系統へ分化させることで、病態を再現し、PDHC欠損症に対する薬剤の体外スクリーニング・生体内評価システムを開発する。女児のPDHC患者２名に由来する線維芽細胞またはリンパ球からそれぞれiPS細胞を作製した。いずれのiPS細胞も、変異型PDHA1遺伝子は発現せずに正常型のみを発現していた。PDHA1遺伝子はX染色体上に位置しており、これらのiPS細胞は変異型アリルを発現するX染色体が不活化されていることが原因と考えられた。これに対し、未分化状態のままX染色体を再活性化させることで、変異型PDHA1遺伝子を発現するiPS細胞を獲得した。次に、男児由来iPS細胞の獲得にも成功した。男児の場合、X染色体を再活性化させずに変異型PDHA1遺伝子を発現する。一方で、線維芽細胞に核型異常が見つかり、この線維芽細胞に由来するiPS細胞でも核型異常があることが明らかとなった。しかしながら、リンパ球を用いることで核型異常のないiPS細胞を作製できることも明らかになった。今後、これらのiPS細胞を用いて、ニューロン分化や大脳オルガノイドの作製を試行し、神経細胞の分化異常やエネルギー代謝異常を解析していく。