Identification and expansion of sensory epithelial stem cell from human inner ear organoid

Research Project

Project/Area Number	21K09638
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
Research Institution	Kyoto Prefectural University of Medicine
Principal Investigator	中村高志京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80724179)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	内耳オルガノイド培養 / 内耳オルガノイド / 感覚上皮幹細胞 / 内耳再生
Outline of Research at the Start	再生医療には分化誘導療法と細胞移植療法の二種類が存在する。眼科や整形外科の分野では、すでに後者による再生医療が臨床応用されいている。一方で、内耳の細胞移植療法に関しては、動物実験による研究成果は蓄積されつつあるものの、ヒトに有効な治療法は未だ存在しない。これは、ヒト由来の内耳幹細胞培養技術が存在しないことが主な要因ではないかと考えられる。そこでヒトES細胞を分化させた内耳オルガノイドから、内耳幹細胞を同定し、単離培養する実験を考案した。これを再度培養・増殖させることにより、将来的にはこれを細胞移植療法に適用することで、ヒト内耳再生を実現できる可能性を秘めている。
Outline of Annual Research Achievements	引き続き遺伝子改変されたES細胞株を用いた内耳オルガノイド培養を行って実験を行っている。BMP4、LDN27219やSB431542といった小分子化合物の投与量とタイミングを微調整することで、昨年までと比較して内耳への誘導効率の改善に成功した。本培養系は多能性幹細胞の集合体である胚様体に始まり、非神経外胚葉、プレプラコード、耳上鰓予定領域と段階を経て分化させるが、各段階ごとに特徴的な遺伝子発現を免疫染色とqPCRを用いて確認した。しかし当初予定してた内耳感覚上皮の幹細胞マーカーをラベルした細胞株では、他の細胞株と比較して誘導効率が不良であり単離培養できるほどのGFP陽性細胞が得られておらず、方針の変更が必要な状況である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 培養のプロトコルを微調整することで、いくつかの細胞株においては内耳への誘導効率が改善した。胚様体に始まり、非神経外胚葉、プレプラコード、耳上鰓予定領域と段階を経て分化させるが、各段階ごとに特徴的な遺伝子発現を免疫染色とqPCRを用いて確認した。しかし当初予定してた内耳感覚上皮の幹細胞マーカーをラベルした細胞株では、他の細胞株と比較して誘導効率が不良であり単離培養できるほどのGFP陽性細胞が得られておらず、方針の変更が必要な状況である。
Strategy for Future Research Activity	当初予定してた内耳感覚上皮の幹細胞マーカーをラベルした細胞株では、他の細胞株と比較して誘導効率が不良であり単離培養できるほどのGFP陽性細胞が得られておらず、方針の変更が必要な状況である。今後は同様にオルガノイド培養を行っている他臓器での研究内容を参考に別の幹細胞マーカーを用いて同様の実験を行う予定である。