Understanding and control of cell diversity in bone marrow tissue

• Project Area: Integrated analysis and regulation of cellular diversity
• Project/Area Number: 18H05095
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山崎 聡 東京大学, 医科学研究所, 特任准教授 (50625580)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 骨髄環境 / 造血幹細胞 / 人工ニッチ

Outline of Annual Research Achievements

人工骨髄の構築は申請者の最終的な研究目的のゴールであり、非常に重要であると考えている。その理由として、人工骨髄システムを用いることで造血幹細胞から全ての血液細胞を分化誘導が可能であり、造血幹細胞を維持できる予想から新たな造血幹細胞バンクの基礎研究を目的とした研究を行った。
骨髄には間葉系幹細胞や他に様々な未熟な未分化細胞が存在することから移植細胞のソースとして応用可能であると考えられる。さらには人工骨髄をアクリルケースにいれた蟻の巣のような観察システムを構築することで正常細胞や白血病細胞の動態を詳細に解析した。
具体的には
申請者らは細胞表面タンパク質を認識する蛍光標識されたモノクローナル抗体ライブラリーと多重染色解析可能なフローサイトメーターを所有していることから、血液細胞以外における細胞の種類を細胞表面マーカーにより分類した。さらには、細胞表面マーカーを用いて分類した細胞分画をセルソーターにより分取し、より詳細に細胞の種類を分類した。２）シュワン細胞など紡錘形状の細胞はフローサイトメーターでの解析は不可能であるために、モノクローナル抗体ライブラリーを用いた免疫染色においても解析を進める。フローサイトメーターと同様に多重染色を免疫染色においても行い、その解析方法としては申請者らが2011年に開発した細胞イメージ装置を用いた解析方法により骨髄内での位置情報とそのマーカーの種類を特定することで明らかにした。３）申請者らは骨髄内の造血幹細胞を維持する微小環境構築細胞を遺伝的に蛍光タンパク質で標識されたマスウを多種類所有している。これらのマウスの骨髄を透明化試薬により透明し、その後ライトシート顕微鏡を用いることにより全骨髄の３次元データを取得することで、骨髄の構造や細胞の位置を解明した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] In vivo expansion of functional human hematopoietic stem progenitor cells by butyzamide. (2020)
  • Author(s): Sakurai M, Takemoto H, Mori T, Okamoto S, Yamazaki S.
  • Journal Title: Int J Hematol. Volume: 111 Issue: 5 Pages: 739-741
  • DOI: 10.1007/s12185-020-02849-2
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Long-term ex vivo expansion of mouse hematopoietic stem cells (2020)
  • Author(s): Wilkinson AC, Ishida R, Nakauchi H, Yamazaki S
  • Journal Title: Nat Protoc Volume: 15 Issue: 2 Pages: 628-648
  • DOI: 10.1038/s41596-019-0263-2
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Long-term eradication of extranodal natural killer/T-cell lymphoma, nasal type, by induced pluripotent stem cell-derived Epstein-Barr virus-specific rejuvenated T cells in vivo (2020)
  • Author(s): Ando M, Ando J, Yamazaki S, Ishii M, Sakiyama Y, Harada S, Honda T, Yamaguchi T, Nojima M, Ohshima K, Nakauchi H, Komatsu N
  • Journal Title: Haematologica Volume: 105 Issue: 3 Pages: 796-807
  • DOI: 10.3324/haematol.2019.223511
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Use of polyvinyl alcohol for chimeric antigen receptor T-cell expansion (2019)
  • Author(s): Nishimura T, Hsu I, Martinez-Krams DC, Nakauchi Y, Majeti R, Yamazaki S, Nakauchi H, Wilkinson AC
  • Journal Title: Exp Hematol Volume: 80 Pages: 16-20
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2019.11.007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Antitumor immunity augments the therapeutic effects of p53 activation on acute myeloid leukemia. (2019)
  • Author(s): Hayashi Y, Goyama S, Liu X, Tamura M, Asada S, Tanaka Y, Fukuyama T, Wunderlich M, O'Brien E, Mizukawa B, Yamazaki S, Matsumoto A, Yamasaki S, Shibata T, Matsuda K, Sashida G, Takizawa H, Kitamura T.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 10 Issue: 1 Pages: 4869-4869
  • DOI: 10.1038/s41467-019-12555-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Akt inhibition synergizes with polycomb repressive complex 2 inhibition in the treatment of multiple myeloma. (2019)
  • Author(s): Rizk M, Rizq O, Oshima M, Nakajima-Takagi Y, Koide S, Saraya A, Isshiki Y, Chiba T, Yamazaki S, Ma A, Jin J, Iwama A, Mimura N.
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 110 Issue: 12 Pages: 3695-3707
  • DOI: 10.1111/cas.14207
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Bmi1 restricts the adipogenic differentiation of bone marrow stromal cells to maintain the integrity of the hematopoietic stem cell niche (2019)
  • Author(s): Kato Yuko、Hou Li-Bo、Miyagi Satoru、Nitta Eriko、Aoyama Kazumasa、Shinoda Daisuke、Yamazaki Satoshi、Kuribayashi Wakako、Isshiki Yusuke、Koide Shuhei、Si Sha、Saraya Atsunori、Matsuzaki Yumi、van Lohuizen Maarten、Iwama Atsushi
  • Journal Title: Experimental Hematology Volume: 76 Pages: 24-37
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2019.07.006
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Long-term ex vivo haematopoietic-stem-cell expansion allows nonconditioned transplantation. (2019)
  • Author(s): Wilkinson AC, Ishida R, Kikuchi M, Sudo K, Morita M, Crisostomo RV, Yamamoto R, Loh KM, Nakamura Y, Watanabe M, Nakauchi H, Yamazaki S.
  • Journal Title: Nature. Volume: 571 Issue: 7763 Pages: 117-121
  • DOI: 10.1038/s41586-019-1244-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mesenchymal-Epithelial Interactome Analysis Reveals Essential Factors Required for Fibroblast-Free Alveolosphere Formation (2019)
  • Author(s): Shiraishi Kazushige、Shichino Shigeyuki、Ueha Satoshi、Nakajima Takuya、Hashimoto Shinichi、Yamazaki Satoshi、Matsushima Kouji
  • Journal Title: iScience Volume: 11 Pages: 318-333
  • DOI: 10.1016/j.isci.2018.12.022
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Generation of Vascular Endothelial Cells and Hematopoietic Cells by Blastocyst Complementation. (2018)
  • Author(s): Hamanaka S, Umino A, Sato H, Hayama T, Yanagida A, Mizuno N, Kobayashi T, Kasai M, Suchy FP, Yamazaki S, Masaki H, Yamaguchi T, Nakauchi H.
  • Journal Title: Stem Cell Reports. Volume: 11(4) Issue: 4 Pages: 988-997
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2018.08.015
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mutant ASXL1 cooperates with BAP1 to promote myeloid leukaemogenesis (2018)
  • Author(s): Asada S, Goyama S, Inoue D, Shikata S, Takeda R, Fukushima T, Yonezawa T, Fujino T, Hayashi Y, Kawabata KC, Fukuyama T, Tanaka Y, Yokoyama A, Yamazaki S, Kozuka-Hata H, Oyama M, Kojima S, Kawazu M, Mano H, Kitamura T
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 9 Issue: 1 Pages: 2733-2733
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05085-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The hematopoietic stem cell diet. (2018)
  • Author(s): Wilkinson AC, Yamazaki S.
  • Journal Title: Int J Hematol. Volume: 107 Issue: 6 Pages: 634-641
  • DOI: 10.1007/s12185-018-2451-1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hematopoietic insults damage bone marrow niche by activating p53 in vascular endothelial cells. (2018)
  • Author(s): Si S, Nakajima-Takagi Y, Iga T, Tsuji M, Hou L, Oshima M, Koide S, Saraya A, Yamazaki S, Takubo K, Kubota Y, Minamino T, Iwama A.
  • Journal Title: Exp Hematol Volume: 63 Pages: 41-51
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2018.04.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Branched-chain amino acid depletion conditions bone marrow for hematopoietic stem cell transplantation avoiding amino acid imbalance-associated toxicity. (2018)
  • Author(s): Wilkinson AC, Morita M, Nakauchi H, Yamazaki S.
  • Journal Title: Exp Hematol. Volume: 63 Pages: 12-16
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2018.04.004
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Spred1 Safeguards Hematopoietic Homeostasis against Diet-Induced Systemic Stress (2018)
  • Author(s): Tadokoro Yuko、Hoshii Takayuki、Yamazaki Satoshi、Eto Koji、Ema Hideo、Kobayashi Masahiko、Ueno Masaya、Ohta Kumiko、Arai Yuriko、Hara Eiji、Harada Kenichi、Oshima Masanobu、Oshima Hiroko、Arai Fumio、Yoshimura Akihiko、Nakauchi Hiromitsu、Hirao Atsushi
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 22 Issue: 5 Pages: 713-725
  • DOI: 10.1016/j.stem.2018.04.002
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 骨髄環境シグナルの理解と人工物による造血幹細胞制御 (2020)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 新学術（シンギュリラ×細胞ダイバース）合同ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] 無タンパク質培養系による造血幹細胞の増幅と維持 (2020)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 第4回理論免疫学ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の増幅技術開発から応用へ (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 第57回バイオ・マイクロ・ナノテク特別研究会
  • Invited
• [Presentation] Chemically-defined culture enables massive expansion of functional hematopoietic stem cells (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 第48回日本免疫学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] アミノ酸バランスと造血幹細胞制御 (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞増幅技術を用いた応用と未来 (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: iPS細胞産学合同研究会
  • Invited
• [Presentation] Long term ex vivo hematopoietic stem cell expansion (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: Hematology and Immunology 2019
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の増殖から応用へ (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: Expert meeting in Fukuoka
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の増幅技術開発から見えてくる未来 (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 第453回つくば分子生命科学セミナー
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の増幅と応用 (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 京都大学大学院教育コース「再生医療・臓器再建医学」リトリート
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の未分化性維持と応用 (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の定量的な動態と機能解析方法の確立 (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 細胞ダイバース 第五回領域会議 第四回公開シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 組織幹細胞の培養から再生医学へ (2019)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 横浜市立大学講義
  • Invited
• [Presentation] 骨髄環境の理解と造血幹細胞制御 (2019)
  • Author(s): 山﨑聡
  • Organizer: 東海HSCT懇話会
  • Invited
• [Presentation] Hematopoietic stem cell expansion using simple ex vivo condition (2019)
  • Author(s): 山﨑聡
  • Organizer: 新学術領域「細胞ダイバース」第2回若手ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] Hematopoietic stem cell expansion by ex vivo (2019)
  • Author(s): 山﨑聡
  • Organizer: 2019US-Japan Symposium on Normal/Malignant Hematopoiesis and Novel Therapies for Hematologic Malignancies.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 培養条件をシンプルにすることによる造血幹細胞の理解 (2019)
  • Author(s): 山﨑聡
  • Organizer: 第3回理論免疫学ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の増幅技術開発と応用 (2018)
  • Author(s): 山﨑聡
  • Organizer: 神戸再生医療勉強会
  • Invited
• [Presentation] 骨髄環境の理解と造血肝細胞制御 (2018)
  • Author(s): 山﨑聡
  • Organizer: 第11回先進血液学レクチャー
  • Invited
• [Presentation] Understanding of bone marrow environment and hematopoietic stem cell regulateon (2018)
  • Author(s): 山﨑聡
  • Organizer: 日本血液学会
  • Invited
• [Presentation] 移植を用いない造血幹細胞の動態と機能解析方法の確立 (2018)
  • Author(s): 山﨑聡
  • Organizer: 第28回日本サイトメトリー学会
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] ポリビニルカプロラクタム‐ポリビニル酢酸‐ポリエチレングリコールグラフトコポリマーを用いた造血幹細胞を含む免疫/血液細胞の増幅法 (2020)
  • Inventor(s): 山崎聡、渡部 素生
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2020-010390
  • Filing Date: 2020
• [Patent(Industrial Property Rights)] イトカインを用いないヒト造血幹細胞増幅方法 (2019)
  • Inventor(s): 中内啓光、山崎聡、櫻井政寿、渡部 素生
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2019-165470
  • Filing Date: 2019