ヒトiPS細胞から長期移植能をもつ造血幹細胞への転写ネットワークの解明

• Project/Area Number: 19K17857
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 杉村 竜一 京都大学, iPS細胞研究所, 特定研究員 (00831653)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: iPS細胞 / 血液 / 分化誘導 / 造血幹細胞 / iPS

Outline of Research at the Start

造血幹細胞は臨床への応用や病態の理解および治療を目指す重要な研究対象である。特に長 期造血能は患者の治療効果を保証する重要な項目である。本研究はヒトiPS細胞から長期造 血能をもつ造血幹細胞の誘導を目標とする。申請者 は造血幹細胞の発生に必要な転写因子群の解析を行ってきており、hemogenic内皮細胞と造 血幹細胞の遺伝子発現パターンを比較することで、造血幹細胞への誘導に必須の転写因子の 組み合わせを同定した。本研究ではこれら転写因子群が長期造血能を可能とする分子ネット ワークの解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本計画では、当該若手研究者の今までの成果を生かし、研究開発提案課題の
うち、血球分化系の改良とその疾患解析への応用に取り込んだ。造血幹細胞移植は白血病をはじめとする腫瘍や血液・免疫疾患に対する有効な治療法で
あるが、ドナー不足と拒絶反応が課題である。iPS細胞から造血幹細胞を誘導
することで、血液・免疫疾患の治療に貢献できると考えられる。近年、当該若手研究者により造血幹細胞の誘導に必須の転写因子の組み合わせが同定されたが、安定した長期造血幹細胞の誘導はいまだ課題であり、効率的な誘導方法の開発が必要である。本研究では、機能的な血液細胞の効率的な誘導方法を開発し、分化異常の解析や疾患関連表現型を忠実に再現する細胞を導出する。これによって、疾患iPS細胞を用いた血液免疫疾患研究を推進する基盤を構築することを目標とする。当該若手研究者は研究指導者と共同で血球分化法に関連した特許を出願し、iPS細胞からスフェロイドを作成することで効率よく血球分化誘導を行う方法を共同研究者とともに論文化し出版した。当該若手研究者は造血幹細胞および前駆細胞の発生における分子メカニズムの理解に基づき、移植治療
応用へむけた血球細胞をヒトiPS細胞から誘導するために、共同研究者とともに多層マイクロ流体デバイスを用いて大動脈ゴナド中腎（AGM）領域で造血発生プロセスをオンチップで再現、解析する技術を確立した。 AGMチップ上でヒトiPS細胞からの造血発生をエミュレートすることで分子メカニズムを理解すると期待される。AGMチップはiPS細胞由来の造血性内皮細胞から血球への移行（EHT）を効率的に導いた。また当該若手研究者の所属研究室で樹立された間葉系間質細胞とヒト臍帯内皮細胞を加えることで AGMチップ上での血球産生を促進した。これら結果は論文投稿され、先日アクセプトされた。

Research Products

• [Journal Article] Biomimetic aorta-gonad-Mesonephros-on-a-Chip to study human developmental hematopoiesis. (2020)
  • Author(s): Sugimura R1, Ohta R1, Mori C2, Li A1, Mano T1, Sano E2, Kosugi K2, Nakahata T1, Niwa A1, Saito MK3, Torisawa YS4,5.
  • Journal Title: Biomed Microdevices. Volume: 2 Issue: 2 Pages: 22-34
  • DOI: 10.1007/s10544-020-00488-2
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hemogenic Endothelium Differentiation from Human Pluripotent Stem Cells in A Feeder- and Xeno-free Defined Condition (2019)
  • Author(s): Ohta R#1, Sugimura R#1, Niwa A2, Saito MK3.
  • Journal Title: J Vis Exp Volume: 148 Issue: 148 Pages: 22-34
  • DOI: 10.3791/59823
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Patent(Industrial Property Rights)] 2019-086767 (2019)
  • Inventor(s): 2019
  • Industrial Property Rights Holder: 2019
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2019