Understanding self-renewal mechanism of human ES/iPS cells and development of synthetic culture system

• Project/Area Number: 18H03530
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90120:Biomaterials-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 長谷川 光一 京都大学, 高等研究院, 特定拠点講師 (50378890)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2020: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2018: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: 多能性幹細胞 / 再生医療 / 自己複製 / 幹細胞 / シグナル / 培養システム / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までで同定したヒトES/iPS細胞の増殖に関わる代謝シグナル経路を制御可能な化合物、細胞解離や播種時の生存を制御可能な化合物について、それらを培地のタンパク質成分と置き換えたテスト培地を作製した。また、同定した細胞の接着を制御可能なポリマーについてもテスト基質を作製した。これらの培地と基質について、長期継代培養において安定して増殖が可能か、その際の未分化マーカーの発現や正常核型を維持できるか、正常に心筋や肝、神経細胞に分化できる分化能を維持しているか、について複数のヒトES/iPS細胞株を用い、複数の市販培地や市販細胞外基質との比較検討を行った。増殖性や安定性、接着性に於いて、最も良い培地や基質はヒトES/iPS細胞株毎に異なっていたが、今回のテスト培地や・テスト基質はそれぞれ、市販品郡の中においても平均的な値が得られることが分かった。
コロナ禍で２ヶ月実験できなかったものの、研究計画より先行して研究を進めていたため、実質遅延せずに予定した通り、合成培地の開発に向けたメカニズム解析と物質の単離を行い、それぞれの物質についてその作用と効果を確認できた。当初の予定では、本年度半ばからはこれらを組み合わせた合成培養システムを作成する予定であったが、研究代表者の辞任によって、本研究は廃止することとなった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] National Centre for Biological Sciences/National Institute for Malaria Research(インド)
• [Int'l Joint Research] InStem(インド)
• [Journal Article] A glimpse into molecular mechanisms of embryonic stem cells pluripotency; current status and future perspective (2020)
  • Author(s): Vahedian V, Hasegawa K, Maroufi NF, Ahmad SNS, Barmaki H, Hosseini V, Rahbarghazi R
  • Journal Title: Journal of Cellular Physiology Volume: 235 Issue: 10 Pages: 6377-6392
  • DOI: 10.1002/jcp.29616
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Plasmodium vivax liver stage assay platforms using Indian clinical isolates (2020)
  • Author(s): Subramani PA, Vartak Sharma N, Sreekumar S, Mathur P, Nayer B, Dakhore S, Basavanna SK, Kalappa DM, Krishnamurthy RV, Mukhi B, Mishra P, Yoshida N, Ghosh SK, Shandil R, Narayanan S, Campo B, Hasegawa K, Anvikar AR, Valecha N, Sundaramurthy V
  • Journal Title: Malaria Journal Volume: 19 Issue: 1
  • DOI: 10.1186/s12936-020-03284-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Overexpression of Nuclear Receptor 5A1 Induces and Maintains an Intermediate State of Conversion between Primed and Naive Pluripotency (2020)
  • Author(s): Yamauchi Kaori、Ikeda Tatsuhiko、Hosokawa Mihoko、Nakatsuji Norio、Kawase Eihachiro、Chuma Shinichiro、Hasegawa Kouichi、Suemori Hirofumi
  • Journal Title: Stem Cell Reports Volume: 14 Issue: 3 Pages: 506-519
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2020.01.012
  • NAID: 120007006224
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Targeted suppression of metastasis regulatory transcription factor SOX2 in various cancer cell lines using a sequence-specific designer pyrrole-imidazole polyamide (2019)
  • Author(s): Madhu Malinee, Alok Kumar, Takuya Hidaka, Masanobu Horie, Kouichi Hasegawa, Ganesh N Pandian, Hiroshi Sugiyama
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Volume: 28 Issue: 3 Pages: 115248-115248
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2019.115248
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Expansion culture of human pluripotent stem cells and production of cardiomyocytes (2019)
  • Author(s): Le MNT, Hasegawa K
  • Journal Title: Bioengineering Volume: 6(2) Issue: 2 Pages: 48-48
  • DOI: 10.3390/bioengineering6020048
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Clonal Isolation of Human Pluripotent Stem Cells on Nanofibrous Substrates Reveals an Advanced Subclone for Cardiomyocyte Differentiation (2019)
  • Author(s): Yu L, Li J, Minami I, Qu X, Miyagawa S, Fujimoto N, Hasegawa K, Chen Y, Sawa Y, Kotera H, Liu L
  • Journal Title: Advanced Healthcare Materials Volume: 8(13) Issue: 13
  • DOI: 10.1002/adhm.201900165
  • Open Access
• [Journal Article] 多能性幹細胞を安価で安定供給を実現可能とする合成培地の開発 (2019)
  • Author(s): 河野広朗、長谷川光一
  • Journal Title: BIOINDUSTRY Volume: 36(1) Pages: 65-74
• [Journal Article] Human pluripotent stem cell culture: current status, challenges and advancement (2018)
  • Author(s): Dakhore S, Nayer B, Hasegawa K
  • Journal Title: Stem Cells International Volume: 2018 Pages: 7396905-7396905
  • DOI: 10.1155/2018/7396905
  • NAID: 120006644047
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 成長因子を使用しない低価格なヒト多能性幹細胞の培養方法 (2018)
  • Author(s): 吉田則子、長谷川光一
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 36(18) Pages: 3145-3151
• [Presentation] 化合物による多能性幹細胞制御 －安価な培養システムの構築－ (2019)
  • Author(s): 長谷川光一
  • Organizer: 第32回日本動物細胞工学会2019年度大会
  • Invited
• [Presentation] 産業化へ向けた幹細胞研究 (2019)
  • Author(s): 長谷川光一
  • Organizer: 第9回細胞再生医療研究会
  • Invited
• [Presentation] Chemical control of human pluripotent stem cell renewal (2018)
  • Author(s): Kouichi Hasegawa
  • Organizer: 3rd National Festival and International Congress on Stem Cell and Regenerative Medicine
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Book] 三次元培養における培養手法と周辺技術動向 (2019)
  • Author(s): 長谷川光一、他29名
  • Total Pages: 197
  • Publisher: 情報機構
  • ISBN: 9784865021684