2018 Fiscal Year Annual Research Report
Kidney reconstitution and and disease modeling based on nephron induction methods in vitro
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17H06177
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
西中村 隆一 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (70291309)
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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | 腎臓発生 / iPS細胞 / ネフロン前駆細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腎臓はネフロン前駆細胞、尿管芽、間質前駆細胞という３つの前駆組織の相互作用によって形成される。我々は以前に多能性幹細胞からネフロン前駆細胞の試験管内誘導を報告した。そこで本計画は、遺伝性腎疾患の初期病態を解明するとともに、マウスES細胞及びヒトiPS細胞から尿管芽の誘導法を開発し、間質前駆細胞も誘導して３次元腎臓組織を再構築することを目的とする。
ヒト糸球体の成熟機構解明と病態解析：濾過膜構成遺伝子に変異をもつiPS細胞からネフロン前駆細胞を経由して糸球体を含む腎臓組織を誘導し、その初期病態を再現することに成功した。具体的には濾過膜前駆体の形成が見られず、細胞膜に移行すべき濾過膜構成タンパク質の発現は減弱し細胞質内に留まっていた。さらに変異をゲノム編集によって矯正したところこれらの異常が消失したため、この変異が疾患の原因であることが確定した。並行して、ヒトiPS細胞から糸球体ポドサイトを選択的に誘導する方法を確立した。これはネフロン前駆細胞から３ステップを経るもので、マウスの発生を模倣している。網羅的遺伝子発現解析によって、誘導ポドサイトが発現する濾過膜関連遺伝子群の発現量は、手術検体から入手したヒト成体のポドサイトに匹敵することが明らかになった。これは頻用されるポドサイトcell lineと比較して10-100万倍高いものであった。一方で、一部の遺伝子の発現が生体と比較して低いため、さらなる成熟が必要である。
尿管芽の誘導法の確立：2017年に確立した方法を疾患由来iPS細胞に応用できるかを検討した。
間質前駆細胞の誘導：マウス間質細胞の網羅的遺伝子発現解析をもとに誘導法を検討した。
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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
患者由来のiPS細胞を用いて疾患の初期病態を再現することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
尿管芽誘導法を用いた病態再現を試みるとともに、間質細胞の誘導法を確立して多能性幹細胞由来の腎臓高次構造の構築を目指す。
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[Journal Article] Organoids from nephrotic disease-derived iPSCs identify impaired NEPHRIN localization and slit diaphragm formation in kidney podocytes.2018
Author(s)
Tanigawa S, Islam M, Sharmin S, Naganuma H, Yoshimura Y, Haque F, Era T, Nakazato H, Nakanishi K, Sakuma T, Yamamoto T, Kurihara H, Taguchi A, and Nishinakamura R
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Journal Title
Stem Cell Reports
Volume: 11
Pages: 727-740
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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