Analysis of morphogenesis in human dorsal mesoderm from iPS cells

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K08440
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 二宮 裕將 名古屋大学, 医学系研究科, 研究員 (40514237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 昌志 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (10281073) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 組織伸長 / 中胚葉 / 二分脊椎 / 形態形成

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的はヒト胎児初期の組織形態形成を解析できるin vitro系の開発である。今年度は以下のようにヒト人工多能性幹細胞（hiPS細胞）より開発したin vitro組織伸長系の形態形成様式解明を中心に研究を進めた。
１、201B7以外にも253G1、454E2の異なる系統のhiPS細胞より組織伸長系が再現できることを確認した。 ２、RT-qPCR法により、伸長している組織内に遺伝子発現の差「組織極性」が形成されていることを示した。３、組織伸長時の組織形態変化を経時的かつ定量的に解析し、伸長が細胞の再配置により引き起こされているであろうことを示した。４、これまでモデル動物で伸長運動に必要であることが示されていたPCPシグナルについて、４－（１）、組織伸長系で活性化されていること、４－（２）、PCPシグナル下流因子の阻害剤が組織伸長系の形態形成を妨げること、を明らかにした。５、胎盤通過性の毒物であり、組織形態形成への影響も示唆されているメチル水銀が組織伸長系の形態形成を妨げることを明らかにした。
研究期間全体では、これまで解析する手段が無かった初期ヒト胎児の組織形態形成in vitro再現系を開発し、ヒト組織伸長様式が他のモデル動物と多くの部分で共通することを世界で初めて確認した。
開発したin vitro組織伸長系は通常の細胞培養施設があれば容易に再現することができ、組織伸長までの実験は一週間以内に完了し、形態判定基準が明白であることから解析が容易な系であり、手軽にヒト組織の解析を試みる機会を多くの研究者に提供する。また、この系は先天性奇形の原因解明、遺伝子変異・毒物のリスク評価、さらに再生医療のための組織形態制御など様々な研究に応用できる。このように多くの研究にインパクトを与えることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Increased expression level of Hsp70 in the inner ears of mice by exposure to low frequency noise. (2018)
  • Author(s): Ninomiya H, Ohgami N, Oshino R, Kato M, Ohgami K, Li X, Shen D, Iida M, Yajima I, Angelidis CE, Adachi H, Katsuno M, Sobue G, Kato M
  • Journal Title: Hearing Research Volume: 363 Pages: 49-54
  • DOI: 10.1016/j.heares.2018.02.006.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A comprehensive study including monitoring, assessment of health effects and development of a remediation method for chromium pollution. (2018)
  • Author(s): Yoshinaga M, Ninomiya H, Al Hossain MMA, Sudo M, Akhand AA, Ahsan N, Alim MA, Khalequzzaman M, Iida M, Yajima I, Ohgami N, Kato M
  • Journal Title: Chemosphere Volume: 201 Pages: 667-675
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.03.026.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Arsenic level in toenails is associated with hearing loss in humans. (2018)
  • Author(s): Li X, Ohgami N, Yajima I, Xu H, Iida M, Oshino R, Ninomiya H, Shen D, Ahsan N, Akhand AA, Kato M
  • Journal Title: PLoS One Volume: 13 Pages: e0198743
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0198743.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒトiPS細胞由来自律伸長組織を用いた二分脊椎発症リスク評価系の開発 (2019)
  • Author(s): 二宮裕将、大神信孝、加藤昌志
  • Organizer: 第18回分子予防環境医学研究会大会
• [Presentation] ヒト人工多能性幹細胞（iPS細胞）を用いた催奇形性評価系の開発 (2019)
  • Author(s): 二宮裕将、大神信孝、加藤昌志
  • Organizer: 第89回日本衛生学会
• [Presentation] Elongation of posterior dorsal tissue prepared from human induced pluripotent stem cells. (2018)
  • Author(s): Ninomiya H
  • Organizer: 第51回日本発生生物学会・第70回日本細胞生物学会合同大会
• [Presentation] ヒト人工多能性幹細胞（iPS細胞）を用いた中胚葉の組織伸長運動の解析 (2018)
  • Author(s): 二宮裕将, 大神信孝, 加藤昌志
  • Organizer: 第8回生理研・名古屋大学医学部合同シンポジウム
• [Remarks] 名古屋大学医学系研究科環境労働衛生学
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/hygiene/