Understanding bone marrow diversity centered on hematopoietic stem cells for the construction of artificial bone marrow

• Project Area: Integrated analysis and regulation of cellular diversity
• Project/Area Number: 20H05025
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 山崎 聡 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50625580)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 骨髄微小環境 / 造血幹細胞 / 造血幹細胞移植 / 人工骨髄 / 骨髄内環境 / 骨髄環境

Outline of Research at the Start

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、基礎研究や臨床研究の面において重要である。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盤を創造することができる。ま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明確にする。

Outline of Annual Research Achievements

重篤な血液疾患を根治するために造血幹細胞移植が行われているが，ドナー不足の問題は深刻である．この問題を解決する為に，造血幹細胞を生体外で増幅させる技術の開発が重要な課題となっている．造血幹細胞を生体外で増幅させるには，１）造血幹細胞の未分化状態を維持しうる骨髄全体および骨髄微小環境の構造，２）髄液の構成成分（栄養成分など），の詳細な理解が必須である．令和３年度は現在までに骨髄微小環境の構造やそれを構築している細胞，さらには髄液中の成分を明らかにした．さらに詳細な骨髄の構造，構成成分に関する情報を取得し，この情報を基に，マイクロ・ナノ工学を駆使することで造血幹細胞が増殖可能な骨髄微小環境を生体外で構築することを目指した．生体外骨髄微小環境の構築により，ドナーにたよらない造血幹細胞提供システムの開発や骨髄微小環境ごと患者の体内に移植するという新しい骨髄移植法の確立するとともに、造血幹細胞移植後の骨髄再構築への細胞動態を時系列的に解析した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Hematopoietic progenitor cells specifically induce a unique immune response in dental pulp under conditions of systemic inflammation (2022)
  • Author(s): Osaki Julia、Yamazaki Satoshi、Hikita Atsuhiko、Hoshi Kazuto
  • Journal Title: Heliyon Volume: 8 Issue: 2 Pages: e08904-e08904
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e08904
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dual-antigen targeted iPSC-derived chimeric antigen receptor-T cell therapy for refractory lymphoma (2022)
  • Author(s): Harada Sakiko、Ando Miki、Ando Jun、Ishii Midori、Yamaguchi Tomoyuki、Yamazaki Satoshi、Toyota Tokuko、Ohara Kazuo、Ohtaka Manami、Nakanishi Mahito、Shin Chansu、Ota Yasunori、Nakashima Kazutaka、Ohshima Koichi、Imai Chihaya、Nakazawa Yozo、Nakauchi Hiromitsu、Komatsu Norio
  • Journal Title: Molecular Therapy Volume: 30 Issue: 2 Pages: 534-549
  • DOI: 10.1016/j.ymthe.2021.10.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] iPSC-Derived Neoantigen-Specific CTL Therapy for Ewing Sarcoma (2021)
  • Author(s): Ishii Midori、Ando Jun、Yamazaki Satoshi、Toyota Tokuko、Ohara Kazuo、Furukawa Yoshiki、Suehara Yoshiyuki、Nakanishi Mahito、Nakashima Kazutaka、Ohshima Koichi、Nakauchi Hiromitsu、Ando Miki
  • Journal Title: Cancer Immunology Research Volume: 9 Issue: 10 Pages: 1175-1186
  • DOI: 10.1158/2326-6066.cir-21-0193
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Polyvinyl alcohol hydrolysis rate and molecular weight influence human and murine HSC activity ex vivo (2021)
  • Author(s): Sudo Kazuhiro、Yamazaki Satoshi、Wilkinson Adam C.、Nakauchi Hiromitsu、Nakamura Yukio
  • Journal Title: Stem Cell Research Volume: 56 Pages: 102531-102531
  • DOI: 10.1016/j.scr.2021.102531
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Immunohistological score of transcription factor 21 had a positive correlation with its urinary excretion and proteinuria in immunoglobulin A nephropathy. (2021)
  • Author(s): Takahashi-Kobayashi M, Usui J, Yaguchi M, Yamazaki S, Kawamura T, Kaneko S, Seshan SV, Yamagata K.
  • Journal Title: Histol Histopathol Volume: 10 Pages: 1093-1098
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Non-conditioned bone marrow chimeric mouse generation using culture-based enrichment of hematopoietic stem and progenitor cells (2021)
  • Author(s): Ochi Kiyosumi、Morita Maiko、Wilkinson Adam C.、Iwama Atsushi、Yamazaki Satoshi
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12 Issue: 1 Pages: 3568-3568
  • DOI: 10.1038/s41467-021-23763-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] DHODH inhibition synergizes with DNA-demethylating agents in the treatment of myelodysplastic syndromes (2021)
  • Author(s): Kayamori Kensuke、Nagai Yurie、Zhong Cheng、Kuribayashi Wakako、Oshima Motohiko、Nakajima-Takagi Yaeko、Yamashita Masayuki、Mimura Naoya、Becker Hans Jiro、Izawa Kiyoko、Yamazaki Satoshi、Iwano Satoshi、Ito Ryoji、Lennox William、Sheedy Josephine、Yokote Koutaro、Iwama Atsushi
  • Journal Title: Blood Advances Volume: 5 Issue: 2 Pages: 438-450
  • DOI: 10.1182/bloodadvances.2020001461
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Limited rejuvenation of aged hematopoietic stem cells in young bone marrow niche (2021)
  • Author(s): Kuribayashi W, Oshima M, Itokawa N, Koide S, Nakajima-Takagi Y, Yamashita M, Yamazaki S, Rahmutulla B, Miura F, Ito T, Kaneda A, Iwama A.
  • Journal Title: J Exp Med Volume: 218 Issue: 3
  • DOI: 10.1084/jem.20192283
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Transcription factor 21 expression in injured podocytes of glomerular diseases (2020)
  • Author(s): Usui J, Yaguchi M, Yamazaki S, Takahashi-Kobayashi M, Kawamura T, Kaneko S, Seshan SV, Ronco P, Yamagata K.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 10 Issue: 1 Pages: 11516-11516
  • DOI: 10.1038/s41598-020-68422-3
  • NAID: 120007165470
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Activated HoxB4-induced Hematopoietic Stem Cells from Murine Pluripotent Stem Cells via Long-Term Programming (2020)
  • Author(s): Izawa K, Yamazaki S, Becker HJ, Bhadury J, Kakegawa T, Sakaguchi M, Tojo A.
  • Journal Title: Exp Hematol Volume: 89 Pages: 68-79
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2020.08.003
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The impact of cell maturation and tissue microenvironments on the expression of endosomal Toll-like receptors in monocytes and macrophages (2020)
  • Author(s): Sato R, Reuter T, Hiranuma R, Shibata T, Fukui R, Motoi Y, Murakami Y, Tsukamoto H, Yamazaki S, Liu K, Saitoh SI, Latz E, Miyake K.
  • Journal Title: Int Immunol Volume: 32 Issue: 12 Pages: 785-798
  • DOI: 10.1093/intimm/dxaa055
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Generation of a p16 Reporter Mouse and Its Use to Characterize and Target p16high Cells In Vivo. (2020)
  • Author(s): Omori S, Wang TW, Johmura Y, ..., Sakamoto T (15番目), ..., Nakanishi M.
  • Journal Title: Cell Metab Volume: 32 Issue: 5 Pages: 814-828
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2020.09.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Efficacy of the novel tubulin polymerization inhibitor PTC‐028 for myelodysplastic syndrome (2020)
  • Author(s): Zhong Cheng、Kayamori Kensuke、Koide Shuhei、Shinoda Daisuke、Oshima Motohiko、Nakajima‐Takagi Yaeko、Nagai Yurie、Mimura Naoya、Sakaida Emiko、Yamazaki Satoshi、Iwano Satoshi、Miyawaki Atsushi、Ito Ryoji、Tohyama Kaoru、Yamaguchi Kiyoshi、Furukawa Yoichi、Lennox William、Sheedy Josephine、Weetall Marla、Iwama Atsushi
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 111 Issue: 12 Pages: 4336-4347
  • DOI: 10.1111/cas.14684
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト造血幹細胞の増幅技術と応用へ (2022)
  • Author(s): 山崎聡
  • Organizer: 第21回日本再生医療学会総会
  • Invited
• [Presentation] ヒト造血幹細胞の増幅 (2022)
  • Author(s): 山崎聡
  • Organizer: 第6回理論免疫学研究会
  • Invited
• [Presentation] Expanding bona fide HSCs (2021)
  • Author(s): Satoshi Yamazaki
  • Organizer: 63rd ASH Annual Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Edited Hematopoietic stem cell cloning (2021)
  • Author(s): 山崎聡
  • Organizer: 74th IRCMS seminar Mini Symposium
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の増幅技術開発とその臨床応用に向けて (2021)
  • Author(s): 山崎聡
  • Organizer: 理研BRC設立20周年記念シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の増幅技術開発とその臨床応用に向けて (2021)
  • Author(s): 山崎聡
  • Organizer: BioJapan2021
  • Invited
• [Presentation] To The future from development of ex vivo hematopoietic stem cells expansion 造血幹細胞の増幅技術から見えてくる未来 (2021)
  • Author(s): 山崎聡
  • Organizer: 日本組織培養学会 第 93 回大会
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞増幅技術を用いた将来の展望 (2021)
  • Author(s): 山崎聡
  • Organizer: 第42回日本炎症・再生医学会
  • Invited
• [Presentation] 生体外におけるヒトiPS細胞由来造血幹細胞の増幅技術開発 (2021)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 第20回日本再生医療学会総会
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の増幅を用いた完全なるゲノム編集とその応用 (2021)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 第20回日本再生医療学会総会
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の増幅とぞの技術開発で見えてくる未来 (2021)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 日本化学会１０１春季年会
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の生体外増幅 (2020)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 日本再生医療学
  • Invited
• [Presentation] 細胞学研究の最先端 (2020)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 第38回日本ヒト細胞学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] 造血幹細胞の増幅の可能性 (2020)
  • Author(s): 山崎 聡
  • Organizer: 第27回日本輸血・細胞治療学会秋季シンポジウム
  • Invited