Research about establishment, genome editing, and disease modeling of disease specific iPSC

• Project/Area Number: 19K19198
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: HAMADA ATSUKO 広島大学, 病院(歯), 助教 (30760318)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 顎顔面口腔領域 / 遺伝性疾患 / 鎖骨頭蓋異形成症 / 疾患モデル / 疾患特異的iPS細胞 / センダイウイルスベクター / 無血清・無フィーダー培養条件 / 病態モデル / 顎顔面口腔領域遺伝性疾患特異的iPSC / ゲノム手術

Outline of Research at the Start

顎顔面口腔領域に病変を生じる遺伝性疾患においては、その発症機構や診断・治療法が十分に確立されていない。一方、疾患特異的iPS細胞(DS-iPSCs)は、その発症に関する病原変異遺伝子の情報を有しており、病態解明・治療法の開発に貢献することが期待されている。本研究では、顎顔面口腔領域に病変を生じる遺伝性疾患を対象に、その診断・治療法の開発を目指して、インテグレーションフリー・無血清・無フィーダー培養条件で各患者由来組織より DS-iPSCsを誘導・樹立し、CRISPR /Cas9システムを用いて各種病原変異遺伝子の“ゲノム手術”を行い、その細胞特性解析及び病態モデルを作成する。

Outline of Final Research Achievements

In order to develop diagnostic and therapeutic methods for genetic diseases that cause lesions in the oral and maxillofacial regions, we induced and established disease-specific iPSCs (DS-iPSCs) from patient-derived tissues under integration-free, serum-free, and feeder-free culture conditions to eliminate various risks associated with iPSC induction and culture methods. In addition, we have attempted to elucidate the pathogenesis of inherited maxillofacial diseases and develop diagnostic and therapeutic methods. In this study, we focused on DS-iPSC derived from clavicular craniocranial dysplasia (CCD) (CCD-iPSC). We successfully identified novel mutations within familial CCD, induced and established CCD-iPSCs, and induced differentiation of affected tissues to mimic some aspects of the pathology.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

顎顔面口腔領域に病変を生じる遺伝性疾患においては、その発症機構や診断・治療法が十分
に確立されていないため、本研究で樹立されたDS-iPSは、その発症に関する病原変異
遺伝子の情報を有しており、病態解明・治療法の開発に貢献すると考えられた。また、本研究では、iPSC誘導・培養法に関わる様々なリスクを排除すべく、インテグレーションフリー・無血清・無フィーダー培養条件で樹立されているため、将来的に臨床応用を検討する際にも非常に有用であると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Identification of a Cowden syndrome patient with a novel PTEN mutation and establishment of patient-derived induced pluripotent stem cells (2022)
  • Author(s): F. Obayashi , A. Hamada, S. Yamasaki, T. Kanda, S. Toratani, T. Okamoto
  • Journal Title: In Vitro Cell Dev Biol Anim. Volume: 58 Issue: 1 Pages: 69-78
  • DOI: 10.1007/s11626-021-00637-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of a familial cleidocranial dysplasia with a novel RUNX2 mutation and establishment of patient-derived induced pluripotent stem cells. (2021)
  • Author(s): Hamada A., Mukasa H., Taguchi Y., Akagi E., Obayashi F., Yamasaki S., Kanda T., Koizumi K., Toratani S., Okamoto T.
  • Journal Title: Odontology Volume: 15 Issue: 3 Pages: 252-262
  • DOI: 10.1007/s10266-021-00674-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Enhanced KRT13 gene expression bestows radiation resistance in squamous cell carcinoma cells. (2021)
  • Author(s): Nguyen TQ, Hamada A, Yamada K, Higaki M, Shintani T, Yoshioka Y, Toratani S, Okamoto T
  • Journal Title: In Vitro Cellular & Developmental Biology-Animal. Volume: 57(3) Issue: 3 Pages: 300-314
  • DOI: 10.1007/s11626-020-00542-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] MICA A5.1 homozygous genotype is associated with a risk for early-onset oral cancer (2021)
  • Author(s): Tani R, Nanako Ito R, Matsui K, Yamasaki S, Hamada A, Tokumaru K, Toratani S, Okamoto T.
  • Journal Title: Oral Oncology Volume: 116, May Pages: 105256-105256
  • DOI: 10.1016/j.oraloncology.2021.105256
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Induction of Noonan syndrome-specific human-induced pluripotent stem cells under serum-, feeder-, and integration-free conditions (2020)
  • Author(s): Atsuko Hamada, Eri Akagi, Fumitaka Obayashi, Sachiko Yamasaki, Koichi Koizumi, Manami Ohtaka, Ken Nishimura, Mahito Nakanishi, Shigeaki Toratani & Tetsuji Okamoto
  • Journal Title: In Vitro Cellular & Developmental Biology - Animal Volume: 56(10) Issue: 10 Pages: 888-895
  • DOI: 10.1007/s11626-020-00515-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Novel PTCH1 mutations in Japanese familial nevoid basal cell carcinoma syndrome (2020)
  • Author(s): Nakase Y., Hamada A., Kitamura N., Hata T., Toratani S., Yamamoto T., Okamoto T.
  • Journal Title: Hum Genome Var Volume: 7(1) Issue: 1 Pages: 38-38
  • DOI: 10.1038/s41439-020-00126-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 当科で加療したエナメル上皮腫に対する臨床的検討 (2020)
  • Author(s): 神田 拓,松井健作,津島康司,田口有紀,佐藤成紀,信本忠義,廣田 傑,檜垣美雷,大林史誠,福谷多恵子,櫻井 繁,木村直大,濱田充子,坂上泰士,山崎佐知子,浜名智昭,角 健作,小泉浩一,吉岡幸男,谷 亮治,林堂安貴, 虎谷茂昭,岡本哲治
  • Journal Title: 広島大学歯学雑誌 Volume: 21 Pages: 7-12
• [Journal Article] 乳児先天性口底部リンパ管奇形の1例 (2020)
  • Author(s): 松井健作,神田 拓,吉岡幸男,濱田充子,田口有紀，織田麻琴,坂本真一,岡本哲治
  • Journal Title: 広島大学歯学雑誌 Volume: 52 Pages: 90-93
• [Journal Article] Induction of integration-free human-induced pluripotent stem cells under serum- and feeder-free conditions. (2020)
  • Author(s): Atsuko Hamada, Eri Akagi, Sachiko Yamasaki, Hirotaka Nakatao, Fumitaka Obayashi, Manami Ohtaka, Ken Nishimura, Mahito Nakanishi, Shigeaki Toratani & Tetsuji Okamoto
  • Journal Title: In Vitro Cell Dev Biol Anim. Volume: 56(1) Issue: 1 Pages: 85-95
  • DOI: 10.1007/s11626-019-00412-w
  • NAID: 120007132728
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Metastasis of carcinoma ex pleomorphic adenoma to the brain without previous metastasis to the lungs or bones (2019)
  • Author(s): Yoshioka Y, Hayashi S, Hamada A, Toratani S, Okamoto T
  • Journal Title: Br J Oral Maxillofac Surg. Volume: 57 Issue: 9 Pages: 926-928
  • DOI: 10.1016/j.bjoms.2019.07.017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 90歳以上の超高齢口腔がん患者の臨床的検討 (2019)
  • Author(s): 坂上泰士, 吉岡幸男, 松井健作, 津島康司, 大林史誠, 濱田充子, 山崎佐知子, 浜名智昭, 角健作, 神田拓, 小泉浩一, 谷亮治,林堂安貴, 笹原妃佐子, 伊藤翼, 佐渡友浩, 石田康隆, 岡本康正, 小林雅史, 坂本哲彦, 明見能成, 虎谷茂昭, 岡本哲治
  • Journal Title: 日本口腔科学会雑誌 Volume: 68 Pages: 12-19
  • NAID: 130007626841
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adolescent and Young Adult (AYA)世代に(おける)口腔癌の臨床統計 (2019)
  • Author(s): 吉岡幸男, 坂上泰士, 松井健作, 津島康司, 大林史誠, 濱田充子, 山崎佐知子, 浜名智昭, 角健作, 神田拓, 小泉浩一, 谷亮治,林堂安貴, 笹原妃佐子, 伊藤翼, 佐渡友浩, 石田康隆, 岡本康正, 小林雅史, 坂本哲彦, 明見能成, 虎谷茂昭, 岡本哲治
  • Journal Title: 日本口腔科学会雑誌 Volume: 68 Pages: 20-27
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 無血清培養系を用いた扁平上皮癌細胞株からの放射線耐性細胞の樹立とその機能解析 (2019)
  • Author(s): 濱田充子, Nguyen Quang Tam, 内迫香織, 中瀬洋司, 中峠洋隆, 虎谷茂昭, 岡本哲治
  • Journal Title: 口腔組織培養学会誌 Volume: 28 Pages: 33-34
• [Journal Article] 疾患特異的 induced pluripotent stem cell (DS-iPSC)の樹立と疾患研究 (2019)
  • Author(s): 中瀬洋司, 濱田充子, 中峠洋隆, 大林史誠, 山崎佐知子, 畑毅, 北村直也, 山本哲也, 虎谷茂昭, 岡本哲治
  • Journal Title: 口腔組織培養学会誌 Volume: 28 Pages: 23-24
• [Journal Article] 口腔原発神経内分泌癌由来細胞株の樹立-初代培養腫瘍細胞の増殖様態から診断されるに至った口腔原発神経内分泌癌- (2019)
  • Author(s): 佐藤成紀, 濱田充子, 櫻井繁, 浜名智昭, 虎谷茂昭, 岡本哲治
  • Journal Title: 口腔組織培養学会誌 Volume: 28 Pages: 9-10
• [Presentation] 遺伝子解析により確定診断を得た口唇腺原発の分泌癌の１例 (2022)
  • Author(s): 濱田充子, 谷亮治, 木村直大, 田口有紀, 安藤俊範, 廣田傑, 岡本康正, 虎谷茂昭
  • Organizer: 第50回（公社）日本口腔外科学会 中国四国支部学術集会
• [Presentation] 外科矯正手術を施行した鎖骨頭蓋異形成症の1例 12年間にわたる治療経過 (2021)
  • Author(s): 濱田充子, 神田 拓, 岩井宏次, 三島建史, 小泉浩一, 谷本幸太郎, 虎谷茂昭
  • Organizer: 第49回（公社）日本口腔外科学会 中国四国支部学術集会
• [Presentation] 外科矯正手術を施行した鎖骨頭蓋異形成症の1例;12年間にわたる治療経過 (2020)
  • Author(s): 濱田充子, 神田 拓, 岩井宏次, 三島建史, 小泉浩一, 谷本幸太郎, 虎谷茂昭
  • Organizer: 第49回 日本口腔外科学会 中国四国支部学術集会
• [Presentation] 次世代シーケンサーを用いた口腔癌患者の口腔内細菌叢の多様性解析 (2020)
  • Author(s): 松井健作,谷 亮治，濱田充子,虎谷茂昭,岡本哲治
  • Organizer: 第65回日本口腔外科学会総会・学術大会
• [Presentation] Establishment and Characterization of Disease-specific Human iPSCs in Serum-, Integration- and Feeder-free Cultures. (2019)
  • Author(s): Hamada A, Nakase Y, Obayashi F, Fukutani T, Nakatao H, Sakaue E, Yamasaki S, Kanda T, Koizumi K, Yoshioka Y, Tani R, Toratani S, JD. Sato, T. Okamoto
  • Organizer: Society for In Vitro Biology Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Book] 14歳からの生物学 (2020)
  • Author(s): 松田良一・岡本哲治監訳, 濱田充子その他18名
  • Total Pages: 234
  • Publisher: 白水社
  • ISBN: 9784560097748