ヒト細胞を用いた神経の研究には、主にヒトInduced pluripotent stem cell (iPSC)由来神経が用いられてきたが、iPSC化する時点において年齢依存的なDNAメチル化などのエピゲノム変化は消去されてしまう為に、年齢依存的に発症する疾患の研究に用いるには限界があった。そこで本研究では、体細胞から直接神経細胞を誘導する事によって、ドナーの年齢を反映した神経細胞を作出する。体細胞の中でも、複数回同一個人から採取可能な尿検体に含まれる尿由来細胞（Urine-derived cells: UDCs）から直接神経細胞（UDC-induced neurons: UDC-iNs）へと誘導する。特に本年度は、神経疾患患者由来のUDCを採取する事を計画した。
神経疾患患者の中でも、アルツハイマー病と共通の病理像を持つ遺伝性神経変性疾患であるNiemann-Pick Type C（NPC）患者の家族会を通じて合計６家族に連絡を取り、５家族に対して同意説明を行い、尿検体採取にご協力頂いた。頂いた尿検体から尿由来細胞の採取を試みた所、5症例中、4症例からのUDCの採取に成功した。5症例中１症例に関しては、尿検体自体に尿路感染の影響が出ており、採取を断念せざるを得なかった。また、得られたUDCから、健常者由来UDCに対して開発した直接神経細胞の誘導法を応用し、これらの遺伝性神経疾患患者由来細胞に対しても本手法が応用可能である事の確認に成功した。NPC患者由来のUDC、およびUDC-iNを用いて網羅的な転写産物解析を行い、神経細胞様の発現プロファイルを持っている事を確認した。さらに、UDCが得られた患者のコントロールとなりうる、年代、性別が合致する症例に協力を依頼し、３家族に同意説明を行い、UDCの採取に成功した。今後は、既に他の神経変性疾患において健常者との違いが明らかにされているCa2+ oscillationなどを用いて細胞生理学的な変化を検証していく。
Human induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived neurons have been mainly used to study neurological diseases using human cells, but epigenetic changes such as age-dependent DNA methylation are erased during the conversion process from the somatic cells to iPSCs. This has limited its use in the study of age-dependent neurological diseases. Therefore, in this study, we will create neurons that reflect the donor's age and model age-dependent neurological diseases by directly inducing neurons from somatic cells. Among somatic cells, we focus on urine-derived cells (UDCs), which can be collected from urine specimens that can be collected from the exact individual multiple times. This year, we planned to collect UDCs derived from patients with a neurological disease, Niemann-Pick Type C (NPC) disease and directly induce neurons (UDC-iNs) from the UDCs.
We contacted 6 families through family associations of patients with NPC, gave consent explanations to 5 families, and obtained urine specimens from the 5 patients. We succeeded in collecting UDC from 4 out of 5 cases. In one of the five cases, a urinary tract infection forced us to give up the UDC collection from the donor. In addition, we applied the direct neuronal induction method developed for UDCs from healthy subjects to the obtained UDC from the NPC patients and confirmed that this method can be applied to cells derived from patients with these hereditary neurological diseases. Comprehensive transcript analysis of UDC and UDC-iN derived from NPC patients confirmed the neuron-like expression profile of the UDC-iNs. In addition, we asked for the cooperation of healthy cases that matched the age and gender of the patients and gave consent to 3 families, and succeeded in collecting UDC from them. In the future, we will apply Ca2+ oscillation observation to the UDC-iNs from the control and patients and reveal the difference among them.