新規腎臓オルガノイドを用いた細胞アッセイへの応用

• Project/Area Number: 20K08631
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53040:Nephrology-related
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 内村 幸平 山梨大学, 大学院総合研究部, 講師 (00646119)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2023: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: iPS細胞 / オルガノイド / 細胞アッセイ / 腎臓

Outline of Research at the Start

腎臓は約30種類もの多様な細胞から構成される解剖学的・機能的に複雑な臓器であるため、文部科学省がまとめた今後の各臓器別再生医療のロードマップにおいて、腎臓再生の人への臨床研究開始はもっとも遅い期待値となっている。ヒト多能性幹細胞（iPS細胞、ES細胞）から既存する方法で作製した腎臓オルガノイドはその分化度の未熟さ故にシスプラチン処理等の急性腎障害(AKI)刺激によっても近位尿細管特異的障害マーカーであるKim-1やNGALの発現誘導が著しく低く、腎疾患モデルとしての応用は達成できていない。本研究では申請者が新たに考案した成熟型腎臓オルガノイドに対して病態モデルを想定した負荷実験を行い、その反応を観察する。

Outline of Annual Research Achievements

理研BRCよりヒトiPS細胞を入手し、継代培養を開始した。iPS細胞株によって薬剤や成長因子への反応性が異なる為、実験開始当初条件設定に難渋した。現在は腎臓オルガノイドへの分化効率も安定し、病態モデルへの応用に向けた実験を行っている。目標病態の一つである高尿酸血症モデルは尿酸の溶媒に苦慮しており、専門家に相談しながら条件設定を行っている。また、各種ホルモン負荷による分化成熟化には一定の効果を認めており、免疫染色やシングルセルRNAシーケンス等で分化成熟改良の客観的なデータ回収を目指している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナの影響で細胞や試薬の入手に時間を要してしまい、当初の計画から遅れが生じている。

Strategy for Future Research Activity

現在は理研BRCから分与頂いたiPS細胞201B7株を用いて腎臓オルガノイド作製が安定して行えるような環境・条件を整えることが出来ている。GWASや公開されているシングルセルRNAシーケンスのデータベースを活用して腎臓オルガノイド成熟化のためのホルモンやシグナルを絞り込む。また、シングルセルRNAシーケンスの器機が2023年5月以降に山梨大学へ導入されるため、解析データの抽出は加速できると考えている。

Research Products

• [Journal Article] Human Pluripotent Stem Cell-Derived Kidney Organoids with Improved Collecting Duct Maturation and Injury Modeling (2020)
  • Author(s): Uchimura Kohei、Wu Haojia、Yoshimura Yasuhiro、Humphreys Benjamin D.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 33 Issue: 11 Pages: 108514-108514
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108514
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 疾患モデルを目指したヒトiPS細胞由来腎臓オルガノイドの成熟化 (2023)
  • Author(s): 内村幸平
  • Organizer: 第22回日本再生医療学会総会 シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Single Cell Sequencing and PSC-Derived Kidney Organoids with Improved Collecting Duct Maturation and Injury Modeling. (2022)
  • Author(s): Kohei Uchimura
  • Organizer: 第65回日本腎臓学会学術集会 大島賞受賞講演
  • Invited
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来腎臓オルガノイドのシングルセル解析と新規分化誘導法 (2022)
  • Author(s): 内村幸平
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会 シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] iPSオルガノイドの腎臓病研究への応用 (2022)
  • Author(s): 内村幸平
  • Organizer: 第52回日本腎臓学会西部学術大会 シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Improved Human Pluripotent Stem Cell-Derived Kidney Organoids for Modeling Collecting Duct Biology and Tubular Injury (2020)
  • Author(s): Kohei Uchimura, Haojia Wu, Benjamin D Humphreys
  • Organizer: 第63回日本腎臓学会学術総会
• [Book] 腎臓内科 (2023)
  • Author(s): 内村幸平, 桐田雄平
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 科学評論社
• [Book] 腎と透析 (2022)
  • Author(s): 内村幸平
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 東京医学社