Analysis of morphogenesis in human dorsal mesoderm from iPS cells

• Project/Area Number: 16K08440
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: General anatomy (including histology/embryology)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: ninomiya hiromasa 名古屋大学, 医学系研究科, 研究員 (40514237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 昌志 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (10281073)
• Research Collaborator: OHGAMI nobutaka ; YAJIMA ichiro ; ILMIAWATI cimi ; OSHINO reina ; LI xiang
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 形態形成 / 中胚葉 / iPS細胞 / 組織伸長 / 二分脊椎 / 発生・分化 / 細胞・組織

Outline of Final Research Achievements

Using human induced pluripotent stem cells, morphogenetic processes of dorsal tissues (backbone anlagen, spinal cord anlagen, etc) in human fetus were reproduced in vitro for the first time in the world. By studying this experimental system, some mechanisms of tissue morphogenesis in human are confirmed to be the same as in model animals. In addition, tissue morphogenesis were impeded by methylmercury, which is a poison passing through placenta, in this experimental system. These results give us clue for a human tissue morphogenesis study, and give a new assessment system for chemical toxicity.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで組織形態形成の研究はマウス等のモデル動物を用いて遂行されてきた。本研究で確立した実験系は、ヒトiPS細胞を用いて、意図した場所・方向で組織形成を再現でき、これまで研究する方法が無かったヒト組織の形成過程を調べることが出来る。この実験系はシンプルで扱いやすいので、多くの研究室に対し手軽にヒト組織の研究を試みる機会を提供する。また、病気の原因解明、化学物質の毒性評価、再生医療のための組織調製など様々な研究への応用が可能である。このように本研究成果は広範な分野の研究の発展に貢献することが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Increased expression level of Hsp70 in the inner ears of mice by exposure to low frequency noise. (2018)
  • Author(s): Ninomiya H, Ohgami N, Oshino R, Kato M, Ohgami K, Li X, Shen D, Iida M, Yajima I, Angelidis CE, Adachi H, Katsuno M, Sobue G, Kato M.
  • Journal Title: Hear Res Volume: - Pages: 49-54
  • DOI: 10.1016/j.heares.2018.02.006
  • NAID: 120006517664
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A comprehensive study including monitoring, assessment of health effects and development of a remediation method for chromium pollution (2018)
  • Author(s): Yoshinaga M, Ninomiya H, Al Hossain MMA, Sudo M, Akhand AA, Ahsan N, Alim MA, Khalequzzaman M, Iida M, Yajima I, Ohgami N, Kato M.
  • Journal Title: Chemosphere Volume: 201 Pages: 667-75
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.03.026
  • NAID: 120006496424
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Arsenic level in toenails is associated with hearing loss in humans. (2018)
  • Author(s): Li X, Ohgami N, Yajima I, Xu H, Iiida M, Ohino R, Ninomiya H, Shen D, Ahsan N, Akhand AA, Kato M
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 13 Issue: 7 Pages: e0198743-e0198743
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0198743
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ヒトiPS細胞を用いた二分脊椎発症機構の解明 (2017)
  • Author(s): 二宮裕将
  • Journal Title: Brain and Spinal Cord Volume: 24 Pages: 5-5
• [Journal Article] Manganese-mediated decrease in levels of c-RET and tyrosine hydroxylase expression in vitro. (2017)
  • Author(s): Kumasaka MY, Yajima I, Ohgami N, Ninomiya H, Iida M, Li X, Oshino R, Tanihata H, Yoshinaga M, Kato M.
  • Journal Title: Neurotox Res Volume: 32 Issue: 4 Pages: 661-70
  • DOI: 10.1007/s12640-017-9783-0
  • NAID: 120006367974
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来自律伸長組織を用いた二分脊椎発症リスク評価系の開発 (2019)
  • Author(s): 二宮裕将、大神信孝、加藤昌志
  • Organizer: 第18回分子予防環境医学研究会大会
• [Presentation] ヒト人工多能性幹細胞（iPS細胞）を用いた催奇形性評価系の開発 (2019)
  • Author(s): 二宮裕将、大神信孝、加藤昌志
  • Organizer: 第89回日本衛生学会
• [Presentation] Elongation of posterior dorsal tissue prepared from human induced pluripotent stem cells. (2018)
  • Author(s): Ninomiya H
  • Organizer: 第51回日本発生生物学会・第70回日本細胞生物学会合同大会
• [Presentation] ヒト人工多能性幹細胞（iPS細胞）を用いた中胚葉の組織伸長運動の解析 (2018)
  • Author(s): 二宮裕将, 大神信孝, 加藤昌志
  • Organizer: 第8回生理研・名古屋大学医学部合同シンポジウム
• [Presentation] 低周波騒音の曝露により変動するストレス分子の探索 (2018)
  • Author(s): 二宮裕将、大神信孝、押野玲奈、李香、加藤昌志
  • Organizer: 日本衛生学会
• [Presentation] ヒト人工多能性幹細胞（iPS細胞）を用いた毒性評価系の開発 (2017)
  • Author(s): 二宮裕将、大神信孝、加藤昌志
  • Organizer: 日本衛生学会
  • Place of Presentation: フェニックス・シーガイア・リゾート(宮崎県宮崎市）
  • Year and Date: 2017-03-26
• [Presentation] ヒト人工多能性幹細胞（iPS細胞）を用いた化学物質の毒性評価の可能性 (2016)
  • Author(s): 二宮裕将、大神信孝、加藤昌志
  • Organizer: 産業衛生学会
  • Place of Presentation: 福島市働く婦人の家(福島県福島市)
  • Year and Date: 2016-05-24
• [Remarks] 名古屋大学医学系研究科環境労働衛生学
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/hygiene/
• [Remarks] 名古屋大学大学院医学系研究科
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/hygiene/