| Project/Area Number |
22K19525
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 53:Organ-based internal medicine and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
Gotoh Shimpei 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (50747219)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱路 政嗣 京都大学, 医学研究科, 講師 (70782142)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 肺胞 / iPS細胞 / 多能性幹細胞 / 移植 / 再生 / 肺胞上皮細胞 / 呼吸器 / 肺 / 幹細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
多能性幹細胞から分化誘導した細胞は成人由来の臓器細胞よりも幼弱な遺伝子発現パターンを示していることが多いと一般的に考えられてきた。肺は運動刺激や間葉細胞や血球との細胞間相互作用に晒されており、細胞移植により肺胞環境を再構築できるかに挑戦する。特に実験動物への細胞移植モデルを通じで、肺組織から取り出した初代細胞と多能性幹細胞から分化誘導した呼吸器細胞を比較しながら、肺を機能的に回復させる方法を探索する。本研究では薬剤を用いて選択的にII型肺胞上皮細胞を除去し、ヒト由来呼吸器細胞を生着させたマウスを作出し、移植細胞による治療的役割を調べるとともに、肺の臓器再生や疾患モデル開発に役立てる。
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| Outline of Final Research Achievements |
First, a human iPS cell reporter line was established for visualizing the engrafted cells in the living mice. Next, we stepwise induced lung progenitor cells and transplanted them to the left lung of the host mice after ablating the left lung type II alveolar epithelial cells and intubation using a mouse bronchoscope. However, because of the severe lung injury caused by alveolar type II cell ablation, we decided to avoid cell transplantation into both lungs. Instead, we prioritized improving the replacement of the mouse lung cells by engrafted human cells in the left lung. To evaluate the function of human alveolar epithelium engrafted in the mouse lung, we transplanted the lung progenitor cells derived from the disease-specific iPS cells whose alveolar epithelium were responsible for the disease progression. We successfully engrafted them in the mice lung and were able to recapitulate a part of the disease.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ヒト多能性幹細胞から分化誘導して得られた細胞が移植後に生体内で適切に機能しているかどうかを検証する手段には従来より限界があったが、本研究成果はこの問題の解決に向けたものである。ヒトiPS細胞から分化誘導した肺前駆細胞をマウス肺に移植し、様々な細胞間相互作用や呼吸や循環動態に伴う物理的な力も加わる生体内での機能再構築を試みた研究成果として、ヒトiPS細胞由来の肺胞上皮細胞が肺胞領域に生着して機能まで示せたのは世界初の画期的な知見といえる。呼吸器の再生医療の技術開発の突破口の一つであり、ヒト由来細胞の疾患モデルの今後の新しい展開も期待できる挑戦的萌芽研究に相応しい結果を得ることができた。
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