多発性硬化症患者iPS細胞を用いた血液脳関門破綻候補遺伝子の同定とその臨床応用

利用多发性硬化症患者 iPS 细胞鉴定血脑屏障破坏的候选基因及其临床应用

• 批准号: 22K15711
• 负责人: 西原 秀昭
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15711/
• 关键词: 多発性硬化症; 血液脳関門; iPS細胞; 免疫細胞浸潤

欧州の再発寛解型多発性硬化症患者(relapsing-remitting multiple sclerosis: RRMS)4例と健常人3例から作製したiPS細胞（MS患者7株，健常人6株）を研究代表者が独自に開発した方法(Nishihara et al. FASEBJ 2020)で血液脳関門(blood-brain barrier: BBB)構成内皮細胞に分化誘導した．MS患者由来BBB構成内皮細胞では剖検脳同様にBBB破綻をin vitroに再現することができた．その原因となる分子機構を解明するためにBBB構成内皮細胞からRNAを採取し，RNA-seq解析を施行した．発現変動遺伝子を用いたreactome pathway 解析を行い，MSでのBBB破綻に関係する分子機構を検索した．健常人とMS患者由来のBBB構成内皮細胞を比較し，炎症性サイトカインの存在しない条件下で400を超える発現変動遺伝子を同定した．発現変動遺伝子を元にしたreactome pathway解析の結果と，それぞれの候補遺伝子の分子機能，生物学的プロセス，細胞内局在を検討し，BBBの発達，維持に重要とされる分子を2つ(X, Y)，過去にBBBに対する機能は報告がないものの，内皮細胞の増殖に関与する分子を1つ(Z)同定した．各候補遺伝子のノックダウン方法を確立し，候補遺伝子Zに対しては小分子を用いた阻害実験を行うことで，健常人由来BBB構成内皮細胞にMS類似のBBB破綻が再現されるかを検討した．健常人由来BBB構成内皮細胞の候補Z機能を小分子により阻害することで，tight junction構成蛋白質であるclaudin-5の発現が低下し，小分子の透過性が亢進すること，つまり既報(Nishihara et al. Brain 2022)で報告したMS同様のBBB破綻が再現できることを示した．

使用主要研究者（Nishihara等人Fasebj 2020）开发的一种方法，将分化诱导到构成血脑屏障（BBB）的内皮细胞中，用于血脑屏障（BBB） - 固定的内皮细胞，该细胞由四个欧洲患者产生的欧洲患者产生的内皮细胞，并具有复发性多发性巩膜症（复发性多发性孢子虫（RRM）和三名健康患者）和三名健康患者。在来自MS患者的BBB成分内皮细胞中，就像在尸检大脑中一样，BBB破坏可以在体外重现。为了阐明引起这一点的分子机制，从BBB构型内皮细胞中收集了RNA，并进行了RNA-SEQ分析。使用表达的可变基因进行反应组途径分析，以搜索MS中与BBB失败有关的分子机制。我们比较了来自健康个体和MS患者的BBB - 构型内皮细胞，并在没有炎性细胞因子的情况下鉴定出400多个可变表达基因。我们根据每个候选基因的表达变量基因，分子函数，生物学过程和亚细胞定位研究了Reactome途径分析的结果，并确定了两个分子（X，Y），这些分子（X，Y）被认为对BBB的开发和维持很重要，尽管没有以前的BBB函数，但涉及BBB的单元格（Z）。我们为每个候选基因建立了一种敲低方法，并研究了是否可以通过使用小分子进行候选基因Z进行抑制实验，在健康的人类出生的BBB组成的内皮内皮细胞中是否可以复制MS样BBB失败蛋白质claudin-5，小分子的渗透性增加，这意味着可以再现了与先前报道的（Nishihara等人2022）中报道的MS相似的BBB崩溃。

项目成果

Modeling Brain Vasculature Immune Interactions In Vitro

• DOI: 10.1101/cshperspect.a041185
• 发表时间: 2023-09-01
• 期刊: COLD SPRING HARBOR PERSPECTIVES IN MEDICINE
• 影响因子: 5.4
• 作者: Lyck, Ruth;Nishihara, Hideaki;Engelhardt, Britta
• 通讯作者: Engelhardt, Britta

Theodor Kocher Institute/University of Bern(スイス)

伯尔尼大学西奥多·科赫研究所（瑞士）

Intrinsic blood-brain barrier dysfunction contributes to multiple sclerosis pathogenesis.

内在的血脑屏障功能障碍导致多发性硬化症的发病机制。

• DOI: 10.1093/brain/awac019
• 发表时间: 2022
• 期刊: Brain : a journal of neurology
• 作者: Nishihara,Hideaki;Perriot,Sylvain;Gastfriend,BenjaminD;Steinfort,Marel;Cibien,Celine;Soldati,Sasha;Matsuo,Kinya;Guimbal,Sarah;Mathias,Amandine;Palecek,SeanP;Shusta,EricV;Pasquier,RenaudDu;Engelhardt,Britta
• 通讯作者: Engelhardt,Britta

Clinical features of 8 patients with multifocal motor neuropathy in the long-term follow-up

8例多灶性运动神经病患者长期随访的临床特征

• DOI: 10.5692/clinicalneurol.cn-001810
• 发表时间: 2023
• 期刊: Rinsho Shinkeigaku
• 作者: Nemoto Joe;Shimizu Fumitaka;Maeda Toshihiko;Nishihara Hideaki;Koga Michiaki;Kanda Takashi
• 通讯作者: Kanda Takashi

The Modular µSiM: A Mass Produced, Rapidly Assembled, and Reconfigurable Platform for the Study of Barrier Tissue Models In Vitro.

• DOI: 10.1002/adhm.202200804
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: ADVANCED HEALTHCARE MATERIALS
• 影响因子: 10
• 作者: McCloskey, Molly C.;Kasap, Pelin;Ahmad, S. Danial;Su, Shiuan-Haur;Chen, Kaihua;Mansouri, Mehran;Ramesh, Natalie;Nishihara, Hideaki;Belyaev, Yury;Abhyankar, Vinay V.;Begolo, Stefano;Singer, Benjamin H.;Webb, Kevin F.;Kurabayashi, Katsuo;Flax, Jonathan;Waugh, Richard E.;Engelhardt, Britta;McGrath, James L.
• 通讯作者: McGrath, James L.