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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Temporal dynamic analysis of hematopoietic stem cells in bone marrow microenvironment

Research Project

Project/Area Number 17H05086
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山崎 聡  東京大学, 医科学研究所, 特任准教授 (50625580)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords造血幹細胞 / 骨髄微小環境
Outline of Annual Research Achievements

造血幹細胞は骨髄中のニッチという微小環境ににおいて休眠状態で存在し、対称分裂と非対称分裂を行いながら血液前駆細胞を生体内に供給していると考えられている。造血幹細胞を用いた臨床応用は歴史が古いく、再生医療の先駆けでもある。しかし、造血幹細胞はES,iPS細胞のように半永久的に未分化性を維持したままin vitroの条件下で培養することは困難である。そのため、ドナーにおける負担が必要不可欠な状況である。申請者は約5年前より造血幹細胞そのものではなく、造血幹細胞が存在する骨髄微小環境を構築している細胞を同定することによりin vitroによる造血幹細胞の培養法を確立出来るのではないかと考え、研究を続けてきた。申請者は極わずな細胞数しか分離できない造血幹細胞を対象とした細胞内のタンパク質の局在やリン酸化を定量的に解析する技術を開発することにより、骨髄中に存在する造血幹細胞の休眠状態を分子レベルで定義づけた。次に申請者はこの技術を利用して、骨髄中おいて造血幹細胞を休眠状態に誘導するタンパク質がTGF-bであることを明らかにした。近年においては、骨髄中には特有のアミノ酸バランスが存在しており、バリンの濃度が著しく減少することで造血幹細胞の機能が低下すること、またトリプトファンの濃度が減少した場合は造血幹細胞の骨髄再建能が上昇することを明確に示した。また、骨髄組織全ての構造を3次元にて解析する技術を開発することで造血幹細胞の微小環境を詳細かつ定量的に同定することにも成功している。これらの基礎的なデータから、申請者がこれまで報告してきた知見と経験を基に、骨髄微小環境における造血幹細胞の時間的動態を解析することで、複雑に入り組んだ造血幹細胞ニッチ細胞とその構造を明らかにし、in vitroにおける造血幹細胞の未分化性を保つ培養方法の確立を目指す足がかりにする基盤構築を目指した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

  • Research Products

    (23 results)

All 2020 2019

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 4 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 13 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] In vivo expansion of functional human hematopoietic stem progenitor cells by butyzamide.2020

    • Author(s)
      Sakurai M, Takemoto H, Mori T, Okamoto S, Yamazaki S.
    • Journal Title

      Int J Hematol.

      Volume: 111 Pages: 739-741

    • DOI

      10.1007/s12185-020-02849-2

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Long-term ex vivo expansion of mouse hematopoietic stem cells.2020

    • Author(s)
      Wilkinson AC, Ishida R, Nakauchi H, Yamazaki S.
    • Journal Title

      Nat Protoc.

      Volume: 15 Pages: 628-648

    • DOI

      10.1038/s41596-019-0263-2

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Use of polyvinyl alcohol for chimeric antigen receptor T-cell expansion.2019

    • Author(s)
      Nishimura T, Hsu I, Martinez-Krams DC, Nakauchi Y, Majeti R, Yamazaki S, Nakauchi H, Wilkinson AC.
    • Journal Title

      Exp Hematol.

      Volume: 80 Pages: 16-20

    • DOI

      10.1016/j.exphem.2019.11.007

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Antitumor immunity augments the therapeutic effects of p53 activation on acute myeloid leukemia.2019

    • Author(s)
      Hayashi Y, Goyama S, Liu X, Tamura M, Asada S, Tanaka Y, Fukuyama T, Wunderlich M, O'Brien E, Mizukawa B, Yamazaki S, Matsumoto A, Yamasaki S, Shibata T, Matsuda K, Sashida G, Takizawa H, Kitamura T.
    • Journal Title

      Nat Commun.

      Volume: 10 Pages: 4869

    • DOI

      10.1038/s41467-019-12555-1

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Akt inhibition synergizes with polycomb repressive complex 2 inhibition in the treatment of multiple myeloma.2019

    • Author(s)
      Rizk M, Rizq O, Oshima M, Nakajima-Takagi Y, Koide S, Saraya A, Isshiki Y, Chiba T, Yamazaki S, Ma A, Jin J, Iwama A, Mimura N.
    • Journal Title

      Cancer Sci.

      Volume: 110 Pages: 3695-3707

    • DOI

      10.1111/cas.14207

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Bmi1 restricts the adipogenic differentiation of bone marrow stromal cells to maintain the integrity of the hematopoietic stem cell niche.2019

    • Author(s)
      Kato Y, Hou LB, Miyagi S, Nitta E, Aoyama K, Shinoda D, Yamazaki S, Kuribayashi W, Isshiki Y, Koide S, Si S, Saraya A, Matsuzaki Y, van Lohuizen M, Iwama A.
    • Journal Title

      Exp Hematol.

      Volume: 76 Pages: 24-37

    • DOI

      10.1016/j.exphem.2019.07.006

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Long-term eradication of extranodal NK/T cell lymphoma, nasal type, by induced pluripotent stem cell-derived Epstein-Barr virus-specific rejuvenated T cells in vivo.2019

    • Author(s)
      Ando M, Ando J, Yamazaki S, Ishii M, Sakiyama Y, Harada S, Honda T, Yamaguchi T, Nojima M, Ohshima K, Nakauchi H, Komatsu N.
    • Journal Title

      Haematologica.

      Volume: 105 Pages: 796-807

    • DOI

      10.3324/haematol.2019.223511

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Long-term ex vivo haematopoietic-stem-cell expansion allows nonconditioned transplantation.2019

    • Author(s)
      Wilkinson AC, Ishida R, Kikuchi M, Sudo K, Morita M, Crisostomo RV, Yamamoto R, Loh KM, Nakamura Y, Watanabe M, Nakauchi H, Yamazaki S.
    • Journal Title

      Nature.

      Volume: 571 Pages: 117-121

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1244-x

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 骨髄環境シグナルの理解と人工物による造血幹細胞制御2020

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      新学術(シンギュリラ×細胞ダイバース)合同ワークショップ
    • Invited
  • [Presentation] 無タンパク質培養系による造血幹細胞の増幅と維持2020

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      第4回理論免疫学ワークショップ
    • Invited
  • [Presentation] 造血幹細胞の増幅技術開発から応用へ2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      第57回バイオ・マイクロ・ナノテク特別研究会
    • Invited
  • [Presentation] Chemically-defined culture enables massive expansion of functional hematopoietic stem cells2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      第48回日本免疫学会学術集会
    • Invited
  • [Presentation] アミノ酸バランスと造血幹細胞制御2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会
    • Invited
  • [Presentation] 造血幹細胞増幅技術を用いた応用と未来2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      PS細胞産学合同研究会
    • Invited
  • [Presentation] Long term ex vivo hematopoietic stem cell expansion2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      Hematology and Immunology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 造血幹細胞の増殖から応用へ2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      Expert meeting in Fukuoka
    • Invited
  • [Presentation] 造血幹細胞の増幅技術開発から見えてくる未来2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      第453回つくば分子生命科学セミナー
    • Invited
  • [Presentation] 造血幹細胞の増幅と応用2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      京都大学大学院教育コース「再生医療・臓器再建医学」リトリート
    • Invited
  • [Presentation] 造血幹細胞の未分化性維持と応用2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
    • Invited
  • [Presentation] 造血幹細胞の定量的な動態と機能解析方法の確立2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      細胞ダイバース 第五回領域会議 第四回公開シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 組織幹細胞の培養から再生医学へ2019

    • Author(s)
      山崎 聡
    • Organizer
      横浜市立大学講義
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ポリビニルカプロラクタム‐ポリビニル酢酸‐ポリエチレングリコールグラフトコポリマーを用いた造血幹細胞を含む免疫/血液細胞の増幅法2020

    • Inventor(s)
      山崎聡、渡部 素生
    • Industrial Property Rights Holder
      : 国立大学法人東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2020-010390
  • [Patent(Industrial Property Rights)] サイトカインを用いないヒト造血幹細胞増幅方法2019

    • Inventor(s)
      中内啓光、山崎聡、櫻井政寿、渡部 素生
    • Industrial Property Rights Holder
      : 国立大学法人東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2019-165470

URL: 

Published: 2021-01-27  

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