本研究では、提案者が新たに開発した、尿から、iPS細胞を介さずに、直接神経細胞を誘導しうる技術を家族性の神経疾患患者に応用することを目的としている。主に小児系の神経疾患患者のリクルートを武内が担当し、それ以外の家族性神経疾患を持つ患者のリクルート、およびそれらの解析を前田が担当した。本年は、タウ遺伝子変異を持つFronto-temporal dementia with Parkinsonism linked to chromosome 17 (FTDP-17) 患者、タウ線維の蓄積を伴う神経変性疾患であるNeiman-Pick type C disease (NPC)患者、NPCと同じく、ライソソーム病であるGM1 gangliocidosis (GM1GO)患者、Spinal muscular atrophy (SMA)、2019年に発見された新たな遺伝病であるSMPD4欠損症の5つの家族性疾患患者由来の尿を採取し、SMA以外の4つの疾患患者由来尿細胞(Urine-derived cells: UDCs)の採取に成功した。特に、小児の場合は、壮年期以降の患者と比べ、少量の尿からでも、尿由来細胞が採取可能であることなどを見出した。そしてそれらの尿細胞から、直接神経様細胞（UDC-iN）が誘導可能であることも示すことが出来た。さらに、小児の神経疾患患者由来のUDC-iNでは、誘導後に顕著な神経脱落が起こること、小頭症を引き起こすことが知られているSMPD4の関しては他の生後に発現してくる神経疾患患者由来UDC-iNとは異なり、神経突起の伸長自体が障害されている可能性を見出している。さらに、GM1GO患者由来UDC-iNにおいては、アルツハイマー病などにおいて凝集してくるタウタンパク質の発現を抑制することにより、その生存率が大幅に増大することなども見出した。今後は、各疾患におけるドナーの数を増やし、疾患ごとの細胞表現型の層別化をはかっていく。
In this project, we aim to apply our original method, in which urine-derived cells (UDCs) can be directly convereted to neurons (UDC-iNs) not via induced pluripotent stem cells, to familial neurological diseases. We tried to obtain UDCs from the patients of Fronto-temporal dementia with Parkinsonism linked to chromosome 17 (FTDP-17), Neiman-Pick type C disease (NPC), GM1 gangliocidosis (GM1GO), Spinal muscular atrophy (SMA), SMPD4-deficient disease. We succeeded to obtain UDCs from all patients except for SMA. From young donors, we succeeded to obtain UDCs despite of the smaller amount of starting urine volume. We found that UDC-iNs from NPC and GM1GO died faster than UDC-iNs from control and FTDP-17. While UDC-iNs did not dye as early as the NPC and GM1GO, the neurite extension was slower than other UDC-iNs. We will try to obtain more UDCs from more donors even though all of the diseases we obtained so far was from the patients of rare disease and difficult to recruit more donors. In future, we will categorize the diseases by the UDC-iNs and the donor's phenotypes.