プラダー・ウィリー症候群患者iPS細胞由来視床下部オルガノイドを用いた病態解明

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プラダー・ウィリー症候群(Prader-Willi Syndrome; PWS)患者細胞は、父方由来の15番染色体15q11-13領域を欠失し発現していないが、母方染色体にはメチル化され発現していないものの、その責任領域を保持している。そのため、母方の15q11-13領域の遺伝子発現を活性化できれば、PWSの遺伝子治療につながることが期待される。本研究では、PWS患者由来iPS細胞を用いて、PWSのインプリンティング異常を直接的に正常化するため、任意のゲノム領域を脱メチル化するエピゲノム編集を用いることによって、失われたインプリンティング遺伝子群の発現のレスキューを試みた。実験には、欠失、母性片親性ダイソミー、インプリンティング異常を含む4例の患者iPS細胞を使用した。SNRPN遺伝子のプロモーター周辺に位置し、15q11-13領域のメチル化状態を制御するインプリンティング制御領域を標的としてエピゲノム編集を行ったところ、全ての患者iPS細胞においてSNRPN遺伝子の発現を健常者レベルまで回復させることに成功した。また、メチル化状態を確認したところ、標的とした領域は完全に脱メチル化されていた。15q11-13領域における他のインプリンティング遺伝子群についても調べたところ、SNRPN遺伝子だけでなく、他の複数の遺伝子発現の回復を確認した。そこで、インプリンティング遺伝子群の発現をレスキューした患者iPS細胞から、オルガノイド技術を用いて障害部位である視床下部に分化誘導を行った。誘導開始60日目においても、インプリンティング遺伝子群の発現は維持されていた。さらに、網羅的遺伝子発現解析によって、エピゲノム編集後の患者視床下部オルガノイドは、健常者視床下部の遺伝子発現パターンに近づいていることがわかった。今後は、これらの視床下部オルガノイドを用いて、病態表現型の詳細な解析を行う。