神経難病に関わる脳幹部および大脳基底部の神経細胞への系統的な試験管内分化系

• Project/Area Number: 17025043
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 笹井 芳樹 The Institute of Physical and Chemical Research, 細胞分化・器官発生研究グループ, グループディレクター (20283616)
• Project Period (FY): 2005 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥10,500,000 (Direct Cost: ¥10,500,000); Fiscal Year 2007: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2006: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2005: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: ES細胞 / 大脳 / 小脳 / 皮質 / 基底核 / ヒト / ROCK / 細胞死 / 神経分化 / 脳発生 / 網膜 / 視細胞

Research Abstract

我々はこれまでにフィーダー細胞を用いずに、ES細胞の細胞塊を無血清下に浮遊培養ですることで、効率よく神経細胞に分化させる系をまず樹立した(SFEB法)。マーカー解析の結果、SFEB法でES細胞から産生された神経細胞はこれまで産生が困難であった大脳の前駆細胞であることが明らかになり、さらにShhを作用させることにより、この大脳前駆細胞から大脳基底核などの細胞を試験管内で分化誘導することに成功した。この研究により、従来不可能であった試験管内での大脳神経細胞の大量産生が可能なり、大脳の変性疾患(ハンチントン病やアルツハイマー病など)の発症機序の解明や大脳疾患の治療法開発に大きく貢献することが期待される。SFEB法によりES細胞からの前脳の分化誘導は確認されたが、小脳、橋などへの分化効率は低い。小脳、橋などを含む変性疾患に関連する後脳吻側部に着目し、細胞外シグナルによる分化誘導系の樹立を目指し、条件検討を行い、マウスES細胞からの10%程度での小脳主要ニューロンの安定した分化誘導法を確立した。一方、ヒトES細胞分化にSFEB法を応用するにあたっては、ヒトES細胞特有の問題として、細胞死による細胞生存の低さがあった。今年度、この細胞死をROCK阻害剤が抑制することを発見し、大量培養を効率よく行うことが可能となり、これを用いてヒトES細胞からの大脳の分化誘導にも成功した。ヒトES細胞の技術をさらに広く再生医療や創薬に用いるために重要な基盤技術が確立された。

Research Products

• [Journal Article] Toward generation of rod- and cone-photoreceptors from human and monkey embryonic stem cells under defined culture conditions (2008)
  • Author(s): Fumitaka Osakada
  • Journal Title: Nature Biotechnology (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A ROCK inhibitor permits survival of dissociated human embryonic stem cells. (2007)
  • Author(s): Kiichi Watanabe
  • Journal Title: Nature Biotechnology 25 Pages: 681-686
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Essential Pro-BMP Roles of Crossveinless 2 in Mouse Organogenesis. (2006)
  • Author(s): Makoto Ikeya
  • Journal Title: Development 133 Pages: 4463-4473
• [Journal Article] Neural Conversion of Embryonic Stem Cells by an Inductive Activity on Human Amniotic Membrane Matrix (2006)
  • Author(s): Morio Ueno
  • Journal Title: Proceeding of the National Academy of Science of the United States of America 103 Pages: 9554-9559
• [Journal Article] Generation of graftable dopaminergic neuron progenitors from mouse ES cells by a combination of coculture and neurosphere methods (2006)
  • Author(s): Asuka Morizane
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Research 83 Pages: 1015-1027
• [Journal Article] One-Step Induction of Neurons From Mouse Embryonic Stem Cells in Serum-Free Media Containing Vitamin B12 and Heparin. (2006)
  • Author(s): Hironori Yamazoe
  • Journal Title: Cell Transplantation 15 Pages: 135-145
• [Journal Article] Generation of Cerebellar Neuron Precursors from Embryonic Stem Cells. (2006)
  • Author(s): Su Hong Lin
  • Journal Title: Developmental Biology 290 Pages: 287-296
• [Journal Article] Generation of Rx+/Pax6+ neural retinal precursors from embryonic stem cells. (2005)
  • Author(s): Hanako Ikeda
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102,32 Pages: 11331-11336
• [Journal Article] An essential role of Xenopus Foxila for ventral specification of the cephalic ectoderm during gastrulation (2005)
  • Author(s): Mami Matsuo-Takasaki
  • Journal Title: Development 132 Pages: 3885-3894
• [Journal Article] Gene Disruption/Knock-in Analysis of mONT3 : Vector Construction by Combining in vivo and in vitro Recombinations (2005)
  • Author(s): Makoto Ikeya
  • Journal Title: The International Journal of Developmental Biology 49 Pages: 807-823
• [Journal Article] Neural Crest Determination by Co-activation of Pax3 and Zic1 Genes in Xenopus Ectoderm. (2005)
  • Author(s): Takahiko Sato
  • Journal Title: Development 132 Pages: 2355-2363
• [Journal Article] Directed differentiation of telencephalic precursors from embryonic stem cells. (2005)
  • Author(s): Kiichi Watanabe
  • Journal Title: Nature Neuroscience 8 Pages: 288-296
• [Presentation] Molecular and Cellular Mechanisms of Neuroectodermal Induction and Patterning, (2007)
  • Author(s): 笹井 芳樹
  • Organizer: EMBL symposium on developmental signaling
  • Place of Presentation: ハイデルベルク
  • Year and Date: 2007-09-24
• [Presentation] Regulatory Mechanism of neural differentiation from pluripotent cell. (2007)
  • Author(s): 笹井 芳樹
  • Organizer: 日本神経科学会年会Neuro2007
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] Step-wise induction of neural progenitors from pluripotent cells in vitro. (2007)
  • Author(s): 笹井 芳樹
  • Organizer: ノーベル・カンファランス
  • Place of Presentation: ストックホルム
  • Year and Date: 2007-08-31