本研究開発の目的は、PHOX2B遺伝子変異を病因とする希少難治性疾患である先天性中枢性低換気症候群（Congenital central hypoventilation syndrome;CCHS）の病態解明および治療法開発を目指して、世界で初めて疾患特異的iPS細胞を用いて呼吸中枢における化学調節機構（CO2受容体）のin vitro再構成を試みることである。本計画では、まずiPS細胞から呼吸中枢ニューロンであるレトラトラペゾイド核（RTN）神経細胞への新たな分化誘導法を確立し、分化誘導したRTN神経細胞のCO2感受性を健常人とCCHS患者で比較することを目指す。また、CCHSにおいてRTN神経が減少する病態誘導機構およびどの段階でRTN神経細胞に異常が生ずるのかを明らかにする目的で、新規のPHOX2B遺伝子改変CCHSモデルマウスの開発も行う。
　令和5年度は、我々の研究チームで新たに樹立したCCHS患者由来のiPS細胞と健常者由来iPS細胞から現在までの研究開発において最適化した条件で神経分化誘導をおこない、作成した神経細胞の①誘導効率（量）と②遺伝子発現（質）を比較した。その結果、①誘導効率は、分化誘導の初期にはCCHS患者由来iPS細胞から作成した場合の方が低い傾向にあったが、分化が進むと特に健常者由来iPS細胞から作成した場合と違いはみられなくなった。②遺伝子発現に関しては、CCHS患者由来株から作成した神経細胞ではカルシウム依存性の細胞接着タンパク質や、乳幼児突然死症候群関連遺伝子などいくつかの遺伝子に発現の低下がみられた。
　新規PHOX2B遺伝子改変CCHSモデルマウスの開発に関しては、条件的にPHOX2B変異体を発現させることで繁殖を可能にしたCCHSモデルマウスを作製した。具体的には、loxP配列で挟んだPHOX2Bフレームシフト変異cDNAとそれに続くIRES-Venus cDNAから成る遺伝子カセットを、ゲノム編集でマウスPhox2b遺伝子座に挿入した(Phox2bLSL-Mut マウス)。Phox2bLSL-Mutマウスは正常に成長し繁殖が可能であったが、β-actin-Creマウスと交配すると、両アレルを持つマウスは生後すぐに呼吸不全を呈し死亡した。このマウスの組織解析の結果、脳幹の顔面神経核とRTNの消失、さらに腸管神経系や交感神経系の発生異常が認められた。