2015 Fiscal Year Research-status Report
ヒトiPS細胞から膵芽細胞への分化機序解明と新規誘導法の開発
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15K09385
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
豊田 太郎 京都大学, iPS細胞研究所, 講師 (60593530)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | NKX6.1 / PDX1 / 膵芽 / 膵臓 / iPS細胞 / ES細胞 / 発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
糖尿病は世界規模の医学的・経済的問題であり、膵β細胞の供給源と補充療法の開発は急務である。ヒト幹細胞から分化誘導にて作製した胎生期の膵芽細胞の移植がβ細胞の補充に有効であることが示唆されている。しかし、その分化機序や、安定して高効率に作製する方法は確立されていない。本研究の目的は、膵芽細胞に特異的なマーカー遺伝子NKX6.1を指標として、ヒトiPS細胞から膵芽細胞への分化機序を解明し、安定かつ効率的な分化誘導法の開発につなげることである。
A）平面培養系にて膵芽細胞への分化を促進する方法の確立 同じ液性因子処理下であっても、平面培養に比べ細胞塊の浮遊培養において膵芽細胞への分化が顕著に促進される（Toyoda, 2015）。細胞塊の浮遊培養において惹起されるシグナルは膵芽への新規分化調節因子と考えられるため、その因子の同定を試みている。平面培養にて様々な化合物で処理し、新規因子の候補を同定した(論文投稿準備中)。
B）新たに作製されるNKX6.1+細胞が膵芽細胞であることの検証 新規の分化誘導法にて作製したNKX6.1+細胞が膵芽細胞であることを示すため、他の膵芽マーカーを発現していること示した。また、膵芽としての分化能を有するかを検証するため、免疫不全マウスへ移植した。移植から30-120日後に形態・発現タンパク質の組織化学的な解析にて分化状態を追跡しているところである。
C）膵芽細胞への分化機序の解明 膵芽細胞への分化が、実際に化合物の主な標的分子への作用を介していることを示す。標的分子の活性を直接調節するため、発現調節系を準備中である。
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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
本研究の目的である、膵芽細胞（NKX6.1+）への分化機序解明に関して、新規経路を同定する足掛かりとなる化合物を同定した。この化合物の標的情報から、分化機序の解明が進展すると考えられるため、目標達成に向けて順調であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
（1）膵芽細胞への分化機序の解明 平成27年度に準備した標的分子候補の活性調節系を用いて、膵芽細胞への分化過程において候補分子が分化に関与することを示す。平面あるいは細胞塊の浮遊培養にて、それぞれの分化系にて膵前駆細胞から膵芽細胞への分化を誘導し、この過程において標的分子の活性調節が分化を促進あるいは阻害するかを検討する。
（2）経時的遺伝子発現解析に基づく膵系譜を中心とした分化過程系統図の作成 これまでに確立したヒトiPS細胞から膵芽細胞への分化誘導系における遺伝子発現変化を経時的に明らかにし、細胞の分化過程の詳細を解明する。この解析により膵芽細胞への分化過程の詳細な体系図を作成し、分化機構の解明および分化効率に影響を与える分岐点を同定する。
(3)膵芽細胞への分化効率を向上させる低分子化合物の網羅的探索 現時点では膵芽細胞への分化誘導効率が40%程度であることから、既知の機構以外のシグナル伝達経路が膵芽細胞への分化に関与すると考えられる。分化誘導効率をさらに向上させるため、低分子化合物ライブラリから膵前駆細胞（PDX1+）を膵芽細胞（NKX6.1+）へ高効率に誘導する化合物を網羅的に探索する。また、検討（2）で明らかにした分化過程の分岐点を標的として、膵系譜細胞への新規分化誘導因子を探索する。分化効率の向上に加え、同定した化合物の標的分子情報から新たな分化機序の解明に繋げる。
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