ヒトｉＰＳ細胞由来小腸上皮細胞を用いた創薬、医学研究の基盤構築

• Project/Area Number: 14J01021
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Gastroenterology
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 大垣 総一郎 熊本大学, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: iPS細胞 / 胚性内胚葉 / 小腸

Outline of Annual Research Achievements

小腸上皮は胚性内胚葉に由来し食品や薬物を吸収、代謝する組織であるため薬物開発においては重要である。小腸のモデル細胞としてヒト結腸癌由来細胞株、Caco2細胞が用いられている。Caco2細胞はin vitroで小腸様細胞に分化するため薬物吸収試験に用いられている。しかしCaco2細胞は薬物代謝酵素の発現が低く、また研究室間で細胞の性質が異なるため、より正常な小腸上皮に近いモデル細胞が必要となってくる。ヒトiPS細胞は広く普及しており、入手や樹立も容易に行える。また様々な低コストな化合物を用いた分化誘導方法の構築も期待されることから、ヒトiPS細胞を用いた小腸上皮細胞への分化誘導法の構築を目的に実験を行った。
平成26年度は、安価な分化誘導方法の構築を行った。分化誘導法はOgaki et al., 2013に則して行った。胚性内胚葉の分化にはActivinシグナルが重要であることが知られている。一般的に世界中の研究者はヒト多能性幹細胞から胚性内胚葉の分化誘導には100 ng/mlのActivinを用いる。本研究で溶媒として用いられるDimethyl Sulfoxide (DMSO)が、ヒトiPS細胞からActivinを用いた胚性内胚葉の分化を促進し、Activinの使用濃度を6.25 ng/mlまでコストダウンすることを見出した。6.25 ng/mlのActivinと0.8%のDMSOを組み合わせることにより、90%以上の細胞がSOX17陽性の胚性内胚葉に分化した。作用機序としては、DMSOが細胞増殖の抑制を引き起こし、Activinシグナルが増強されていた。その結果、胚性内胚葉分化を促進されていたことが示唆されたまたこの胚性内胚葉は小腸上皮細胞分化誘導低分子化合物であるBIOとDAPTの添加により、薬物代謝酵素・トランスポーターも発現する腸細胞様細胞に分化誘導できたことが示唆された

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Profiling of embryonic stem cell differentiation. (2014)
  • Author(s): Shiraki N., Ogaki S and Kume S
  • Journal Title: The Review of Diabetic Studies Volume: 11(1) Issue: 1 Pages: 102-114
  • DOI: 10.1900/rds.2014.11.102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of insulin-producing beta-like cells from human iPS cells in a defined and completely Xeno-free culture system. (2014)
  • Author(s): Shahjalal HM, Shiraki N, Sakano D, Kikawa H, Ogaki S, Baba H, Kume K., Kume S.
  • Journal Title: Journal of Molecular Cell Biology Volume: 6 Issue: 5 Pages: 394-408
  • DOI: 10.1093/jmcb/mju029
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] A cost effective intestinal epithelial differentiation system from human iPS cells. (2014)
  • Author(s): Ogaki S., Morooka M., Otera K and Kume S.
  • Organizer: Key Forum: From Stem Cells to Organs.
  • Place of Presentation: Kumamoto City Medical Association Hall (Kumamoto)
  • Year and Date: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [Presentation] Identification of a cell surface protein that regulates adhesion and survival of ES cell. (2014)
  • Author(s): Ogaki S., Otera K and Kume S.
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂 （奈良）
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [Presentation] A novel marker identifying the genuine population of the definitive endoderm cells. (2014)
  • Author(s): Ogaki S., Morooka M., Shiraki N and Kume S.
  • Organizer: 第47回日本発生生物学会
  • Place of Presentation: ウインク愛知 （愛知）
  • Year and Date: 2014-05-27 – 2014-05-30