Establishment and application of the method for inducing human hepatic progenitor cells by direct reprogramming

• Project/Area Number: 19H01177
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Suzuki Atsushi 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (30415195)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥45,500,000 (Direct Cost: ¥35,000,000、Indirect Cost: ¥10,500,000); Fiscal Year 2021: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000); Fiscal Year 2020: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000); Fiscal Year 2019: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
• Keywords: 細胞・組織 / 発生・分化 / 再生医学 / 移植・再生医療 / 遺伝子

Outline of Research at the Start

「ダイレクトリプログラミング」による細胞運命転換法は、将来の医療展開が強く期待される技術の1つといえる。そこで本研究では、高い増殖能と肝細胞・胆管上皮細胞への分化能を有するヒト誘導肝前駆細胞（iHepPC）を作製し、ヒトiHepPCの分化誘導法の開発や分子機構の解明、並びに治療効果の検証等を行うことで、新しい移植医療や創薬研究の基盤構築を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we identified a specific combination of transcription factors that allow direct reprogramming of human endothelial cells into hepatic progenitor cells. These induced hepatic progenitor cells (iHepPCs) are expandable in monolayer culture and capable of continuously producing functional hepatocytes and cholangiocytes under three-dimensional culture conditions. Also, hiHepPC-derived hepatocytes and cholangiocytes can reconstitute damaged liver tissues and support hepatic function after transplantation. Meanwhile, in the direct reprogramming of mouse fibroblasts to induced hepatocyte-like cells, the integrated analysis of gene expression changes, chromatin state changes, and epigenetic state changes that occur during the process of fibroblasts acquiring hepatic fate has successfully revealed the entire series of dynamic cell state changes starting from the DNA binding of transcription factors that were introduced into fibroblasts.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトiHepPCから機能的に成熟した肝細胞や胆管上皮細胞を継続して大量に調達できることから、将来、それらを用いた肝疾患患者に対する新しい移植医療の実現や、個人レベルで薬剤の効果や毒性を評価できる医療システムの構築が期待される。また、マウス線維芽細胞からiHepCへのダイレクトリプログラミングを解析する中で発見したRNAポリメラーゼⅡと転写因子の機能的な結合は、iHepC誘導因子以外の他の転写因子でも起こりうることから、細胞運命制御に関わる転写因子の新しい機能として、今後の研究の発展が期待される。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Universite catholique de Louvain/University of Liege(ベルギー)
• [Int'l Joint Research] Washington University School of Medicine(米国)
• [Int'l Joint Research] Universite catholique de Louvain/University of Liege(ベルギー)
• [Int'l Joint Research] Washington University School of Medicine(米国)
• [Journal Article] Direct cell-fate conversion of somatic cells: Toward regenerative medicine and industries (2020)
  • Author(s): Horisawa, K., Suzuki, A.
  • Journal Title: Proceedings of the Japan Academy, Series B Volume: 96 Issue: 4 Pages: 131-158
  • DOI: 10.2183/pjab.96.012
  • NAID: 130007830126
  • ISSN: 0386-2208, 1349-2896
  • Year and Date: 2020-04-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Dynamics of Transcriptional Activation by Hepatic Reprogramming Factors. (2020)
  • Author(s): Kenichi Horisawa, Miyako Udono, Kazuko Ueno, Yasuyuki Ohkawa, Masao Nagasaki, Sayaka Sekiya, Atsushi Suzuki Chromatin integration labeling for mapping DNA-binding proteins and modifications with low input.
  • Journal Title: Mol Cell. Volume: S1097-2765 Issue: 4 Pages: 30502-30505
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2020.07.012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Direct reprogramming of human umbilical vein- and peripheral blood-derived endothelial cells into hepatic progenitor. (2020)
  • Author(s): Hiroki Inada, Miyako Udono , Kanae Matsuda-Ito, Kenichi Horisawa, Yasuyuki Ohkawa, Shizuka Miura, Takeshi Goya, Junpei Yamamoto, Masao Nagasaki, Kazuko Ueno, Daisuke Saitou, Mikita Suyama, Yoshihiko Maehara, Wataru Kumamaru, Yoshihiro Ogawa, Sayaka Sekiya, Atsushi Suzuki.
  • Journal Title: cellsNat Commun. Volume: 11 Issue: 1 Pages: 5292-5292
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19041-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Induction of steatohepatitis and liver tumorigenesis by enforced Snail expression in hepatocytes (2020)
  • Author(s): Miura, S. and Suzuki, A.
  • Journal Title: The American Journal of Pathology Volume: in press Issue: 6 Pages: 1271-1283
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2020.02.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Zfp281 shapes the transcriptome of trophoblast stem cells and is essential for placental development (2019)
  • Author(s): Ishiuchi, T., Ohishi, H., Sato, T., Kamimura, S., Yorino, M., Abe, S., Suzuki, A., Wakayama, T., Suyama, M., Sasaki, H.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 27 Issue: 6 Pages: 1742-1754
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.04.028
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] New high-throughput screen identifies compounds that reduce viability specifically in liver cancer cells that express high levels of SALL4 by inhibiting oxidative phosphorylation (2019)
  • Author(s): Tan, J.L., Li, F., Yeo, J.Z., Yong, K.J., Bassal, M.A., Ng, G.H., Lee, M.Y., Leong, C.Y., Tan, H.K., Wu, C.S., Liu, B.H., Chan, T.H., Tan, Z.H., Chan, Y.S., Wang, S., Lim, Z.H., Toh, T.B., Hooi, L., Low, K.N., Ma, S., Kong, N.R., Stein, A.J., Wu, Y., Thangavelu, M.T., Suzuki, A., et al.
  • Journal Title: Gastroenterology Volume: 157 Issue: 6 Pages: 1615-1629
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2019.08.022
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Generation of Nanog reporter mice that distinguish pluripotent stem cells from unipotent primordial germ cells. (2019)
  • Author(s): Terada M, Kawamata M, Kimura R, Sekiya S, Nagamatsu G, Hayashi K, Horisawa K, Suzuki A.
  • Journal Title: Genesis Volume: 57 Issue: 11-12
  • DOI: 10.1002/dvg.23334
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 肝細胞へのダイレクトリプログラミングにおける転写因子機能の解析 (2021)
  • Author(s): 堀澤健一、鈴木淳史
  • Organizer: 第38回染色体ワークショップ・第19回核ダイナミクス研究会
• [Presentation] Generation of expandable and bipotential human hepatic progenitor cells by direct lineage reprogramming (2021)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Organizer: The 5th Symposium of the Inter-University Research Network for Trans-Omics Medicine “The Future of Trans-Omics in the Age of COVID-19”
  • Invited
• [Presentation] Generation of mouse and human intestinal progenitor cells using direct reprogramming technology (2021)
  • Author(s): Miura, S., Horisawa, K., Suzuki, A.
  • Organizer: Exchange Program Seminar between France and Japan, Frontiers of stem cell and organoid technology, From Basic to Bedside
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ダイレクトリプログラミングによる細胞創生と医療応用 (2021)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Organizer: 第26回関東ハートセミナー
  • Invited
• [Presentation] 実用性の高い肝細胞リプログラミング技術の開発 (2021)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Organizer: 第20回日本再生医療学会総会
  • Invited
• [Presentation] 肝細胞誘導転写因子のダイナミクス解析 (2021)
  • Author(s): 堀澤健一、鈴木淳史
  • Organizer: 第14回日本エピジェネティクス研究会年会
• [Presentation] ダイレクトリプログラミングによる機能性肝細胞の作出 (2020)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Organizer: 日本薬剤学会第35年会
  • Invited
• [Presentation] ダイレクトリプログラミングによる機能性肝細胞の作出 (2020)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Organizer: 第19回日本再生医療学会総会シンポジウム「ダイレクトリプログラミングの進展と新しい再生医療技術開発」
  • Invited
• [Presentation] ダイレクトリプログラミングによる腸上皮幹/前駆細胞の作出 (2020)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Organizer: 第19回日本再生医療学会総会シンポジウム「消化器領域の再生医学研究」
  • Invited
• [Presentation] Generation of functional hepatocytes by direct lineage reprogramming (2020)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Organizer: 第63回日本糖尿病学会シンポジウム「肝細胞の生物学 Up to Date」
  • Invited
• [Presentation] Generation of expandable and bipotential human hepatic progenitor cells by direct lineage reprogramming (2020)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Organizer: 第43回日本分子生物学会年会ワークショップ「Cell Fate Conversion by innovative RNA modulation」
  • Invited
• [Presentation] Trans-omic analysis for metabolic remodeling during liver regeneration (2020)
  • Author(s): Horisawa, K., Miura, S., Izumi, Y., Bamba, T., Suzuki, A.
  • Organizer: The 29th Hot Spring Harbor International Symposium “Cutting Edge of Technical Innovations in Trans-Omics”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Direct reprogramming to hepatic and intestinal lineages (2019)
  • Author(s): Suzuki, A.
  • Organizer: International Symposium: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Generation of induced intestinal stem and progenitor cells by direct lineage reprogramming (2019)
  • Author(s): Suzuki, A.
  • Organizer: The Copenhagen Bioscience Conference on Intestinal Organoids - from stem cells to metabolism and microbiome interactions
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ダイレクトリプログラミングによるヒト肝前駆細胞の作製 (2019)
  • Author(s): 稲田浩気，鈴木淳史
  • Organizer: PHILOSOPHY
• [Presentation] ダイレクトリプログラミングによる機能性肝細胞の作出と肝再生医療 (2019)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Organizer: 第31回JBICバイオ関連基盤技術研究会「肝疾患（NAFLD/NASH）と肝再生医療」
  • Invited
• [Presentation] 由来の異なる組織由来iHep細胞における遺伝子発現の比較解析 (2019)
  • Author(s): 鵜殿美弥子，堀澤健一，村山僚，鈴木淳史
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] CRISPR-Cas9の活性調節によるアレル選択的ゲノム編集法の開発 (2019)
  • Author(s): 川又理樹，木村亮太，鈴木淳史
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 転写因子が引き起こすエピジェネティックリモデリングと細胞運命転換 (2019)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Book] Direct lineage reprogramming of mouse fibroblasts to acquire the identity of fetal intestine-derived progenitor cells (Methods in Molecular Biology; Springer Protocols; “Intestinal Stem Cells”) (2020)
  • Author(s): Miura, S., Suzuki, A.
  • Total Pages: 350
  • Publisher: Springer US
  • ISBN: 9781071607473
• [Book] ダイレクトリプログラミング研究の現状と未来展望（ダイレクトリプログラミング：再生医療の新展開） (2020)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Total Pages: 316
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
  • ISBN: 9784860436711
• [Book] ダイレクトリプログラミングによる肝細胞の作製（ダイレクトリプログラミング：再生医療の新展開） (2020)
  • Author(s): 鈴木淳史
  • Total Pages: 316
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
  • ISBN: 9784860436711
• [Book] ダイレクトリプログラミングによる腸幹/前駆細胞の作製（ダイレクトリプログラミング：再生医療の新展開） (2020)
  • Author(s): 三浦静、鈴木淳史
  • Total Pages: 316
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
  • ISBN: 9784860436711
• [Book] ダイレクトリプログラミングを用いたがん細胞制御と腫瘍抑制（ダイレクトリプログラミング：再生医療の新展開） (2020)
  • Author(s): 堀澤健一、鈴木淳史
  • Total Pages: 316
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
  • ISBN: 9784860436711
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: https://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/labo/orgreg/top.html
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/labo/orgreg/top.html