FOP患者さん由来iPS細胞を用いて、病態再現と創薬に向けた評価系の構築に成功

ポイント

• FOP患者さんから作製したiPS細胞（疾患iPS細胞）の遺伝子を修復し、対照iPS細胞を作製した。
• 上記の対照iPS細胞と、疾患iPS細胞をそれぞれ軟骨細胞に分化誘導したところ、疾患iPS細胞からは軟骨ができやすいという病態を再現できた。
• MMP1遺伝子とPAI1遺伝子が軟骨生成を促し、FOPの病態に関与することを初めて示した。
• 患者さん由来の対照iPS細胞を用いて研究を進めることで、より的確な病態メカニズムの解明や創薬へとつながると期待される。

概要

FOPは筋肉や腱、靭帯などの軟部組織の中に、徐々に骨ができてしまう（異所性骨化）病気で、200万人に1人程度の割合で患者さんがいると言われている希少難病の一つです。これまでの研究により、ACVR1と呼ばれる遺伝子に変異が生じて、その遺伝子が過剰に働くとFOPとなることがわかっていました。しかし、FOP患者さんの体内から組織サンプルを採取すると骨化を促進し病状を悪化してしまうことや、マウスを使ったFOP病態モデルの限界から、FOP発症の詳細なメカニズムについては不明な点が多いとされてきました。

これまでに本研究グループは、iPS細胞から軟骨への分化誘導法を確立し、異所性骨化の重要な過程の一つと考えられている軟骨への分化能について検討を行っています。しかし、これまでは病気のメカニズムを調べるために、患者さん由来のiPS細胞とFOPではない人由来のiPS細胞からそれぞれ分化した細胞を比較しており、両者の遺伝的背景が異なっていました。そのため、両者の比較からは、病態に無関係な遺伝情報の個人差が病気の原因として検出される可能性がありました。

そこで本研究では、FOPを引き起こす変異以外は同じ遺伝情報をもつ対照iPS細胞を作製し、それと疾患iPS細胞の軟骨への分化能を比較することにより、FOPのメカニズムの一端の解明を試みました。具体的には、まず、FOP患者さん由来の疾患iPS細胞において、FOPの原因となる遺伝子変異を野生型に修復しました。これにより、修復した変異以外はもとの患者さんと同じ遺伝情報をもつ対照iPS細胞を作製することに成功しました。患者さん由来の疾患iPS細胞と対照iPS細胞を軟骨細胞へと分化させたところ、疾患iPS細胞では軟骨への分化能が亢進していることを確認しました。また、双方のiPS細胞から軟骨へと分化させる途中の段階（間葉系間質細胞）でさまざまな遺伝子の発現を調べたところ、MMP1とPAI1という二つの遺伝子が疾患iPS細胞で発現が亢進しており、FOPの病態に寄与していることが示唆されました。