Regenerative mechanisms of pancreatic endocrine and exocrine cells

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04812
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 洪 繁 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (90402578)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石黒 啓一郎 熊本大学, 発生医学研究所, 准教授 (30508114) ; 竹田 直樹 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 助教 (90304998)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ベータ細胞 / 細胞分化

Outline of Annual Research Achievements

我々はこれまで、ヒトの成人膵にも自己組織再生能力があり、炎症などによる大規模な組織障害から自己再生し、組織修復が起こることを解明した。現在、膵外分泌細胞だけでなく内分泌細胞においても、複数の幹/前駆細胞候補は報告されているものの、膵の組織再生機構は未だ不明な点が多い。インクレチンGLP1受容体は、膵ではβ細胞に発現していると考えられてきたが、我々の検討ではnon-α、non-β細胞に存在し、GLP1-R強発現細胞は成体膵の前駆細胞である可能性が疑われた。そこで本研究では、GLP1受容体ノックインマウスを作成し、細胞系譜追跡実験や単離GLP1受容体陽性細胞の遺伝子発現パターン解析、in vitro分化誘導実験を行うことで、未だ仮説に過ぎない成体膵における組織幹細胞の実態を明らかにするとともに、今だヒトでは確立されていない多能性幹細胞からのβ細胞分化誘導法を開発し、将来の再生医療や自己組織幹細胞を用いた膵疾患治療法の確立に繋げることを目的とした。GLP1受容体ノックインマウスは、H27年、h28年に作出を行った。ノックインマウス作出用ベクターコンストラクト作成と組換えES細胞のスクリーニングにより、複数の組換えES細胞を取得した。この組換えES細胞を用いてキメラマウス個体を作出した。これらのキメラマウスからノックインマウス系統を交配により樹立した。これらのマウスでは、GLP1受容体遺伝子の片アレルに緑色蛍光タンパクを発現させたが、これらのマウス個体では、GLP1受容体の特異的蛍光発現は認められず、ノックインマウスでのマーカー遺伝子発現が最適でないことが考えられた。また、ヒト多能性幹細胞からの内分泌細胞分化誘導法については、ヒトベータ細胞への分化誘導に重要な転写因子を二つヒトES細胞に導入することで、分化誘導２週間という非常な短期間でヒトベータ細胞を分化誘導する技術が完成した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Efficient differentiation of human pluripotent stem cells into skeletal muscle cells by combining RNA-based MYOD1-expression and POU5F1-silencing. (2018)
  • Author(s): Akiyama T, Sato S, Chikazawa-Nohtomi N, Soma A, Kimura H, Wakabayashi S, Ko SBH, Ko MSH.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 8 Pages: 1189
  • DOI: 10.1038/s41598-017-19114-y.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Expression analysis of the endogenous Zscan4 locus and its coding proteins in mouse ES cells and preimplantation embryos. (2017)
  • Author(s): Ishiguro KI, Nakatake Y, Chikazawa-Nohtomi N, Kimura H, Akiyama T, Oda M, Ko SB, Ko MS.
  • Journal Title: In Vitro Cell Dev Biol Anim. Volume: 53 Pages: 179-190
  • DOI: 10.1007/s11626-016-0097-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Zscan4 is expressed specifically during late meiotic prophase in both spermatogenesis and oogenesis. (2017)
  • Author(s): Ishiguro KI, Monti M, Akiyama T, Kimura H, Chikazawa-Nohtomi N, Sakota M, Sato S, Redi CA, Ko SB, Ko MS.
  • Journal Title: In Vitro Cell Dev Biol Anim. Volume: 53 Pages: 167-178
  • DOI: 10.1007/s11626-016-0096-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rapid differentiation of human pluripotent stem cells into functional neurons by mRNAs encoding transcription factors. (2017)
  • Author(s): Goparaju SK, Kohda K, Ibata K, Soma A, Nakatake Y, Akiyama T, Wakabayashi S, Matsushita M, Sakota M, Kimura H, Yuzaki M, Ko SB, Ko MS.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 7 Pages: 42367
  • DOI: 10.1038/srep42367.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SCODE: an efficient regulatory network inference algorithm from single-cell RNA-Seq during differentiation. (2017)
  • Author(s): Matsumoto H, Kiryu H, Furusawa C, Ko MSH, Ko SBH, Gouda N, Hayashi T, Nikaido I.
  • Journal Title: Bioinformatics Volume: 33 Pages: 2314-2321
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btx194.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Salt suppresses IFNγ inducible chemokines through the IFNγ-JAK1-STAT1 signaling pathway in proximal tubular cells. (2017)
  • Author(s): Arai Y, Takahashi D, Asano K, Tanaka M, Oda M, Ko SBH, Ko MSH, Mandai S, Nomura N, Rai T, Uchida S, Sohara E.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 7 Pages: 46580
  • DOI: 10.1038/srep46580.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Epigenetic Manipulation Facilitates the Generation of Skeletal Muscle Cells from Pluripotent Stem Cells. (2017)
  • Author(s): Akiyama T, Wakabayashi S, Soma A, Sato S, Nakatake Y, Oda M, Murakami M, Sakota M, Chikazawa-Nohtomi N, Ko SBH, Ko MSH.
  • Journal Title: Stem Cells Int. Volume: 2017 Pages: 72150
  • DOI: 10.1155/2017/7215010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neural differentiation of human embryonic stem cells induced by the transgene-mediated overexpression of single transcription factors. (2017)
  • Author(s): Matsushita M, Nakatake Y, Arai I, Ibata K, Kohda K, Goparaju SK, Murakami M, Sakota M, Chikazawa-Nohtomi N, Ko SBH, Kanai T, Yuzaki M, Ko MSH.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 490 Pages: 296-301
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.06.039.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of transcription factors that promote the differentiation of human pluripotent stem cells into lacrimal gland epithelium-like cells. (2017)
  • Author(s): Hirayama M, Ko SBH, Kawakita T, Akiyama T, Goparaju SK, Soma A, Nakatake Y, Sakota M, Chikazawa-Nohtomi N, Shimmura S, Tsubota K, Ko MSH.
  • Journal Title: NPJ Aging Mech Dis Volume: 3 Pages: 1
  • DOI: 10.1038/s41514-016-0001-8.
  • Peer Reviewed / Open Access