| Project/Area Number |
23K27660
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| Project/Area Number (Other) |
23H02969 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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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 | Kyoto University |
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Principal Investigator |
古山 賢一郎 京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点講師 (10868798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川口 義弥 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (60359792)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2025: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 肺発生 / 肺芽 / 細胞間相互作用 / 胚葉間シグナル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではヒト多能性幹細胞から個別に誘導した内胚葉・中胚葉細胞を共培養して、分化マーカーをリアルタイムにモニタリングが可能なシステムを構築する。この系を用いて原腸から肺原基が発芽する現象をin vitroで再現する。各種シグナル経路の操作や、リアルタイム観察が可能なオルガノイド培養系の強みを生かし、臓器発芽を制御する胚葉間シグナルの責任因子を同定する。また、他の内胚葉臓器(膵臓)の発芽再現実験の結果と比較することで、発芽現象に共通のメカニズムを明らかにし、再生医療応用への礎を築きたい。
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| Outline of Annual Research Achievements |
肺・肝・膵はいずれも内胚葉由来の臓器であり、発生期に原腸と呼ばれる原始腸管の特定の部位から、まるで植物の発芽のように臓器原基が芽を出した後、枝分かれ構造を形成しながら臓器を構築する。発生上、発芽部位は正確に規定されることから、発芽部位の周囲細胞つまり中胚葉との胚葉間相互作用が内胚葉上皮の運命を決定して原腸からの発芽を誘導するというメカニズムが想定されるが、未だ明らかではない。
本研究では特に食道／肺発生初期の細胞運命制御機構の解明を最初の目標とする。細胞間相互作用、特に内胚葉と中胚葉の胚葉間相互作用に着目することで、発生過程を忠実に再現し、その後の機能性臓器形成を目指す。本目的達成のkeyとなるのは、「食道から肺の臓器発芽を制御する胚葉間シグナルの解明」であり、最初の２年で解明を目指したい。初年度は以下の２項目に取り組んだ：
① 胚葉間シグナルの組織学的解析：ヒトの胎児組織の入手が困難であることから、まずはマウス胎児組織を用いて組織学的解析を行なった。これまで発芽初期の内胚葉／中胚葉細胞の各種シグナル発現状況の情報は限られていたが、我々自身の手で明らかにした。
② 原腸（食道）から肺の臓器発芽形成のin vitro再現: この大きな目標達成のために、まず初年度は分化マーカーのリアルタイムモニタリングが可能なシステムの構築を行なった： (i) NKX2.1-tdTomato iPS細胞株の樹立、 (ii) SOX2-ZsGreen iPS細胞株の樹立、(iii) 上記２つのマーカーをモニタリング可能なダブルレポーターiPS細胞の樹立、(iv) 同様に肺中胚葉分化マーカーを用いたレポーターiPS細胞株の樹立を行なった。またこれらのレポーターiPS細胞から個別に誘導した内胚葉・中胚葉細胞を共培養して、分化マーカーをモニタリング可能なin vitroシステムも構築した。
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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
３種類のレポーターiPS細胞株の樹立やvalidation、さらにdouble reporter作製も完了した。内胚葉と中胚葉の共培養系の構築も、当初の予定通り進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り、作成したレポーターiPS細胞株を用いて、内胚葉と中胚葉細胞を個別に分化誘導し、共培養実験を続けていく。
この系を用いて原腸から肺原基が発芽する現象をin vitroで再現する。各種シグナル経路の操作や、リアルタイム観察が可能なオルガノイド培養系の強みを生かし、臓器発芽を制御する胚葉間シグナルの責任因子を同定する。
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