化学物質による自閉症発症のリスク評価：SHANK3のエピジェネティック変異解析

自閉スペクトラム症(自閉症)は近年子どもで増加する神経疾患である。自閉症の原因遺伝子の1つとしてSHANK3が報告されており、SHANK3遺伝子にヘテロ接合型変異をもつ場合、正常タンパク質量の低下が疾患発症に関与することが知られている。しかし、同一変異を有する家系内でも発症の有無や重篤度に個人差があり、何がSHANK3の遺伝子発現に影響して疾患発症に寄与するのか、その分子メカニズムは不明である。本研究では妊娠期の母体環境中に存在する有害な化学物質が、エピジェネティック変異原としてSHANK3の遺伝子発現制御を乱し、疾患発症における神経分化異常に関与する、という仮説のもと、SHANK3ヘテロ欠損ヒトiPS細胞の神経分化系を用いて、化学物質による神経分化異常を解明する。令和4年度は昨年度に引き続き、CRISPR/Cas9によるゲノム編集を用いたSHANK3ヘテロ欠損ヒトiPS細胞株の樹立を進めた。これまでに自閉症患者で認められたSHANK3の遺伝子変異を参考に、特に重要な2ヶ所のエクソンにおける変異を採用し、計10株のSHANK3ヘテロ欠損ヒトiPS細胞株の樹立に成功した。さらに、樹立したヘテロ欠損ヒトiPS細胞の神経幹細胞への分化能を解析した結果、同一遺伝子変異を有するにも関わらず、樹立したiPS細胞は細胞株ごとに神経幹細胞への分化能が大きく異なっていた。以上より、令和4年度までに、DNAメチル化にもとづくSHANK3の遺伝子発現調節機構の解析、および目的とするSHANK3ヘテロ欠損ヒトiPS細胞株の取得が完了し、化学物質による神経分化異常を解明するための準備が整った。

自閉スペクトラム症(自閉症)は近年子どもで増加する神経疾患である。自閉症の原因遺伝子の1つとしてSHANK3が報告されており、SHANK3遺伝子にヘテロ接合型変異をもつ場合、正常タンパク質量の低下が疾患発症に関与することが知られている。しかし、同一変異を有する家系内でも発症の有無や重篤度に個人差があり、何がSHANK3の遺伝子発現に影響して疾患発症に寄与するのか、その分子メカニズムは不明である。本研究では妊娠期の母体環境中に存在する有害な化学物質が、エピジェネティック変異原としてSHANK3の遺伝子発現制御を乱し、疾患発症における神経分化異常に関与する、という仮説のもと、SHANK3ヘテロ欠損ヒトiPS細胞の神経分化系を用いて、化学物質による神経分化異常を解明する。令和4年度は昨年度に引き続き、CRISPR/Cas9によるゲノム編集を用いたSHANK3ヘテロ欠損ヒトiPS細胞株の樹立を進めた。これまでに自閉症患者で認められたSHANK3の遺伝子変異を参考に、特に重要な2ヶ所のエクソンにおける変異を採用し、計10株のSHANK3ヘテロ欠損ヒトiPS細胞株の樹立に成功した。さらに、樹立したヘテロ欠損ヒトiPS細胞の神経幹細胞への分化能を解析した結果、同一遺伝子変異を有するにも関わらず、樹立したiPS細胞は細胞株ごとに神経幹細胞への分化能が大きく異なっていた。以上より、令和4年度までに、DNAメチル化にもとづくSHANK3の遺伝子発現調節機構の解析、および目的とするSHANK3ヘテロ欠損ヒトiPS細胞株の取得が完了し、化学物質による神経分化異常を解明するための準備が整った。