2019 Fiscal Year Annual Research Report
次世代型人工ニッチを用いた造血幹細胞の非対称分裂制御機構の解明と体外増幅
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17H04208
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
新井 文用 九州大学, 医学研究院, 教授 (90365403)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
国崎 祐哉 九州大学, 大学病院, 准教授 (80737099)
細川 健太郎 九州大学, 医学研究院, 講師 (90569584)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 造血幹細胞 / 人工ニッチ / 機械学習モデル / ニッチ分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、人工ニッチを用いて造血幹細胞を培養し、その細胞分裂パターンを機械学習モデルによって解析することで、自己複製分裂を制御するニッチ分子の機能を明らかにすることを目的とした。
1. 人工ニッチの構築：ポリエチレングリコール(PEG)ハイドロゲルを基材としたマイクロウェル(各ウェルの直径100マイクロメートル)を人工ニッチの基礎として用いた。また、間葉系幹細胞(MSC)で発現する新規分子を探索し、これを用いて人工ニッチを修飾することとした。
2. 新規造血ニッチ分子の同定：マウスMSCのシングルセルRNA-Seq解析により、Igfbp、Adipoq、Ibspを新規ニッチ分子として同定した。また、マウス骨内膜領域のMSCについて解析を行い、ALCAM陽性の骨芽細胞分画(Nakamura et al. Blood 2010)の中に、MSC活性をもつ亜集団を同定し、この細胞集団に高発現するニッチ分子候補を複数同定した。
3. 造血幹細胞の細胞分裂解析：人工ニューラルネットワーク(ANN)に週齢の異なる造血幹細胞と前駆細胞の遺伝子発現プロファイルを学習させ、この学習済みANNを用いて分裂解析を行った。PEGマイクロウェル上で幹細胞を培養し、得られたペアの娘細胞の遺伝子発現プロファイルをANNによって分析し、各娘細胞が幹細胞として維持されたのか、前駆細胞に分化したのかを識別することで分裂パターンを分類した。PEGマイクロウェル上での培養で、自己複製分裂の頻度が増加し、さらに、分裂に伴う老化変化が抑制されることを見出した(Arai et al. 論文投稿中)。現在、ニッチ分子を反応マイクロコンタクトプリンティング法(Lutolf et al. Integr Biol 2009)によって人工ニッチに導入し、Angpt1を添加して培養を行い、自己複製・分化に対する作用を解析している。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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