京大CiRA、iPS細胞を用いてデュシェンヌ型筋ジスの初期病態を再現

京都大学(京大)iPS細胞研究所(CiRA)は8月20日、デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)患者のiPS細胞から筋肉の細胞へと分化させることにより、細胞レベルで病気の初期病態を再現することに成功したと発表した。

同成果は、京都大学CiRAの庄子栄美 特定研究員(元京大 再生医科学研究所大学院生)、同 櫻井英俊 講師らによるもの。詳細は英科学誌「Scientific Reports」に掲載された。

DMDは男児に発症する疾患で、出生した男児の3000～3500人に1人の割合で発生すると言われている。幼少の頃から発症し、筋肉が萎縮することにより歩行や呼吸などが困難になる進行性の病気として知られ、細胞骨格の一部を構成するたんぱく質の中でも最も大きいジストロフィンタンパク質の欠損により発症することが分かっている。

筋肉生検により、DMD患者の筋肉細胞を得られるが、そうして得られた筋芽細胞は、すでに体内で炎症を起こした状態にさらされているために、分化や増殖のスピードが遅くなるという現象が報告されているものの、発症の最初期にどのような変化が起きるのかはよく分かっていなかった。そこで今回の研究では、DMD患者の皮膚細胞からiPS細胞を作製し、筋管細胞を分化させることで炎症性の刺激を受けていない初期病態の調査を目指した取り組みが行われた。

こうして得られた細胞株を培養していった結果、培養開始9日後、DMD患者ではジストロフィン遺伝子の発現が見られるのに対し、ジストロフィンたんぱく質が合成されていないことが確かめられたほか、電気刺激を加えて、細胞の収縮を観察したところ、細胞核が複数ある筋管細胞へと分化していることも確認したとする。

また、ジストロフィンたんぱく質の発現を回復させる薬剤を導入し、カルシウムイオンの流入量を調べた結果、薬剤を加えた方が、加えていない場合よりも、カルシウムイオンの流入量が抑えられることを確認したほか、細胞が傷つくと、細胞外に漏れ出る酵素の活性割合を調べたところ、コントロール細胞に比べてDMD患者ではクレアチンキナーゼ活性が高まる傾向が認められたとする。

なお研究グループでは、今回の手法では、ジストロフィンたんぱく質の発現を回復させる薬剤を用いることで、同一細胞株において病態の改善を確認することができたことから、今後、こうした評価系の活用が新たな創薬の研究に活用されることが期待されるとコメントしている。