| Project/Area Number |
21KK0200
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
草森 浩輔 東京理科大学, 薬学部生命創薬科学科, 准教授 (90707407)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 元也 東京理科大学, 薬学部薬学科, 教授 (40273437)
高山 幸也 地方独立行政法人神戸市民病院機構神戸市立医療センター中央市民病院(第1診療部、第2診療部、第3診療部, 中央市民病院, 薬剤師 (50914876)
板倉 祥子 東京理科大学, 薬学部薬学科, 助教 (20787387)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | ヒトiPS細胞 / 膵島オルガノイド / 分化制御 / サイズ制御 / 細胞治療 / 糖尿病 / 分化誘導 / マイクロウェル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、米国Cincinnati Children’s Hospital Medical CenterのJames M. Wellsとの共同研究により、研究代表者あるいは研究分担者が現地において、ヒトiPS細胞由来膵島オルガノイドの分化過程におけるサイズ制御を介したインスリン産生細胞の効率的な分化誘導を試みるとともに、ヒトiPS細胞由来膵島オルガノイド移植による1型糖尿病治療を試みるものである。研究代表者は三次元細胞構造体を作製する技術を有しており、Wellsとの共同研究において、サイズ制御を介したヒトiPS細胞由来膵島オルガノイドの最適な分化誘導プロトコルを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、研究代表者と米国Cincinnati Children’s Hospital Medical CenterのJames M. Wellsとの共同研究により、ヒトiPS細胞由来膵島オルガノイドの分化過程におけるサイズ制御を介してインスリン産生細胞への効率的な分化誘導を試みるとともに、ヒトiPS細胞由来膵島オルガノイド移植による1型糖尿病治療を試みるものである。これまでに、マイクロウェルシートを用いた膵島オルガノイドの大量調製に成功し、調製した膵島オルガノイドがグルコース濃度に応答して効率よくインスリンを産生することを明らかにした。2023年度は、サイズ制御した膵島オルガノイドを用いて糖尿病モデルマウスにおける治療効果を評価した。直径約600 μmのマイクロウェルを多数有するアガロース製のシートを用いて、サイズを制御した膵島オルガノイドを大量調製した。各分化Stageにおける分化マーカーの発現量を評価したところ、免疫染色と一致した遺伝子発現量の変化が確認された。次に、ストレプトゾトシン誘発性１型糖尿病モデルマウスの腎被膜下にサイズを制御した膵島オルガノイドを移植したところ、未処置のストレプトゾトシン誘発性１型糖尿病モデルマウスと比較して血糖値の顕著な低下が確認された。また、その効果は経日的であったことから、移植した膵島オルガノイドは移植後に成熟している可能性がある。本研究に関わる成果は、第39回日本DDS学会学術集会などの複数の学会において発表し、関係する内容の一部をApplied Sciences誌に公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マイクロウェルシート技術を応用することでサイズ制御した膵島オルガノイドの大量調製に成功し、糖尿病モデルマウスにおける治療効果を実証した。これらの結果から、進捗状況はおおむね順調と判断した。今年度は共同研究機関先（アメリカ）での研究に従事できていないが、メール等で研究の進捗報告等はできており、問題はない。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である2024年度は、臨床応用に向けた取り組みや、サイズ制御したオルガノイドの他細胞への応用、移植後の治療効果向上に向けた取り組みを実施する。具体的には以下の通り。
・サイズ制御した膵島オルガノイドの臨床応用の向けて、分化誘導効率の向上や均質性の評価、移植後のがん化などについて評価する。また、in vitroにおける膵島オルガノイドの成熟化についても検討する。
・サイズ制御は他のオルガノイドにも適用可能な概念であることから、膵島に限らず、腸管や血管などのオルガノイドにも適用し、その機能を評価する。
・サイズ制御した膵島オルガノイドの機能化を目的に、血管構造を付与した膵島オルガノイドの開発や細胞シートへの埋め込みなどを検討する。
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