神経血管ネットワークを有するヒトiPS細胞由来高次肝組織の生体内での再構築
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21H02991
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
小池 直人 横浜市立大学, 医学研究科, 客員教授 (50301081)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田所 友美 横浜市立大学, 医学部, 助教 (20507644)
小林 達哉 横浜市立大学, 医学研究科, 共同研究員 (60837839)
谷口 英樹 東京大学, 医科学研究所, 教授 (70292555)
村田 聡一郎 横浜市立大学, 医学研究科, 客員准教授 (40436275)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
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| Keywords | 高次肝組織 / 神経 / 血管 / 門脈域 / ヒトiPS細胞 / 微小血管 / iPS細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
これまでの研究で肝細胞、血管内皮細胞、間葉系細胞に分化させたhiPS細胞を用いて、体外で肝芽を再生し、それを移植する事により、血管ネットワークを有し障害肝の機能を代償できる高次肝組織を生体内で再構築することに成功した。しかし、胆管、動静脈、神経から成る門脈域を構築し、長期安定な胆汁分泌を再現することができなかった。本研究の概要は、これまでの研究では欠落していた神経の幹細胞を肝芽作成に加えて、ヒト型高次肝組織を生体内において再構築し、組織再構築過程をライブ観察で解析するとともに、組織的に門脈域を有し、胆汁分泌などの高次機能を発揮可能な移植用肝組織の開発への基礎を築くことを目的とする研究である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度はvitroで微小肝芽から構築した高次肝組織の胆汁分泌能力を評価するため、蛍光胆汁酸アナログであるcholyl-lysine fluorescein (CLF）を培地に加えた。その結果、生体顕微鏡下で肝前駆細胞(hiPS-HE)からなる肝細胞から胆汁分泌が確認され、肝細胞索の毛細胆管様の構造が明瞭に観察された。この毛細胆管様の構造は神経幹細胞(hiPS-NCC)を加えた方がより直線的に配列しており、神経線維が肝細胞索には無いマウスとは異なるヒト型の肝組織の形態形成に重要である可能性が示唆された。
こうして作成した肝芽をパラフィン包埋し、組織切片でも観察した。その結果、hiPS-NCCを加えた群では神経線維に沿って肝細胞マーカーであるHNF4αと胆管細胞マーカーであるCK19が共陽性である肝細胞が神経線維に沿って索状に配列していることが確認された。生体顕微鏡下で肝芽間を繋いでいた胆管と思われた構造物も索状に配列した肝細胞であった。
この肝芽を神経線維を構築させたhiPS-NCCの塊と共に、マウス頭蓋に作成したCranial window (CW)に移植し、vivoでの肝芽の成長を観察した。その結果、これまで同様、移植肝芽は血管内皮細胞(hiPS-EC)からなるホストからの血流を有する微小血管を形成していた。CWのカバーグラスを外して、CLFをvitroの実験と同様に加えたところ、vivoでも胆汁が流れる毛細胆管様の構造が確認できた。hiPS-NCC を加えていない群ではこの様子は確認できず、神経がvivoでの高次肝組織の長期生存に有用であった可能性が示唆された。
今回の研究はこれまでの肝芽にhiPSから作成した神経細胞を加えることで、胆管、血管、神経よりなる門脈域を構築させることを目指したが、加えた神経細胞は予想外に、ヒト型の肝細胞索の形態形成に役立つことが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Mechanical guidance of self-condensation patterns of differentiating progeny2022
Author(s)
Matsuzaki Takahisa、Shimokawa Yuko、Koike Hiroyuki、Kimura Masaki、Kawano Yuma、Okuma Nao、Kawamura Ryuzo、Yoneyama Yosuke、Furuichi Yasuro、Hakuno Fumihiko、Takahashi Shin-Ichiro、Nakabayashi Seiichiro、Okamoto Satoshi、Nakauchi Hiromitsu、Taniguchi Hideki、Takebe Takanori、Yoshikawa Hiroshi Y.
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Journal Title
iScience
Volume: 25
Issue: 10
Pages: 105109-105109
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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