| Project/Area Number |
20K20206
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 90120:Biomaterials-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
UEYAMA TOMOE 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 研究員 (60844280)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 人工受容体 / 多能性幹細胞 / 分化 |
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| Outline of Research at the Start |
重症心不全に対する、iPS細胞を用いた再生療法が期待されている。G-CSFなどの増殖因子は心筋細胞分化促進効果や心筋保護作用などを有しており、これらの因子によるシグナル伝達を制御することは、iPS細胞からの効率的な心筋細胞誘導だけでなく、移植後の生着効率の改善にも繋がると考えられる。しかし、増殖因子の生体投与は移植細胞以外にも作用するため、その副作用が懸念される。さらに、生体で安定して作用する組換えタンパク質の精製は困難かつ高額である。そこで本研究では、申請者らが最近開発した小分子応答性人工受容体の生体における安定性・低毒性・安価といった強みを活かした次世代型心筋再生療法の開発を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
It has been of great demand for cardiac regeneration therapy to produce sufficient number of cardiomyocytes from pluripotent stem cells. However, it remains challenging to efficiently differentiate cardiomyocytes with low costs. Granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) receptor (GCSFR) signaling is known to activate JAK/STAT signaling and enhance cardiac differentiation from pluripotent stem cells, including embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells (iPSCs).
In the present study, we generated chimeric GCSFRs in which single chain Fv of anti-fluorescein (FL) antibody was ligated to transmembrane/cytoplasmic domains of GCSFR. As an inexpensive alternative ligand FL-conjugated, bovine serum albumin can bind to the chimeric GCSFRs, activate the JAK/STAT3 pathway, and enhance the efficiency of cardiac differentiation from iPSCs. This work could contribute to stem cell-based cardiac regeneration therapy as an economical and powerful strategy.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、人工受容体を用いて安全かつ効率的・経済的にiPS細胞から心筋細胞を作製する系を確立した。この人工受容体をiPS細胞へ安定発現させることで、安価な代替リガンド刺激により、心筋分化促進因子の一つG-CSFの細胞内シグナル伝達が制御可能となった。人工受容体の最大の特色と利点は、安価で入手し易くかつ生理活性のない分子をリガンドとして用いる点にある。代替リガンドの調整コストは、本来のリガンドである組換えG-CSFタンパク質に比較して、20分の1程度であり経済的な分化誘導を実現しており、この手法は他の受容体に対しても構築が可能で、広い汎用性から再生医療へ大きな貢献が期待される。
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