The construction of a blood-brain barrier model using novel human iPS cell-derived endothelial progenitor cells

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K08422
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Medical pharmacy
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: Hashita Tadahiro 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 講師 (20613384)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松永 民秀 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 教授 (40209581) ; 降幡 知巳 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (80401008)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 血液脳関門 / iPS細胞

Outline of Final Research Achievements

In this project, we 1) discovered factors that improve blood-brain barrier (BBB) function of human iPS cell-derived brain microvascular endothelial cells, 2) identified a culture method to mature human iPS cell-derived endothelial progenitor cells into brain microvascular endothelial cells (BMECs) that exhibit transendothelial electrical resistance (TEER) values above those of immortalized BMECs, 3) discovered small molecule compounds that enable mass culture of human iPS cell-derived endothelial progenitor cells, 4) developed a cryopreservation method for human iPS cell-derived endothelial progenitor cells, 5) established a co-culture method for immortalized astrocytes and immortalized pericytes that improve the differentiation of BMECs, and 6) discovered genes needed to enhance BBB function by comprehensively analysis of gene expression levels of human iPS cell-derived BMECs using mRNA-seq.

Free Research Field

臨床薬学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

中枢神経を標的とした医薬品の開発において、医薬品が脳内へ移行できるかどうかはBBBの影響が大きい。そのため、生体内のBBBを模倣したモデルは創薬研究等において非常に重要であるが、開発は難航している。本研究成果は、これまでのBBBモデルに利用されていた不死化細胞を上回る機能を持ったiPS細胞由来BMECの開発に成功し、またアストロサイトやペリサイトと共培養によりBBBモデルの構築が可能であることを示した。さらに、BMECの前駆細胞を大量に培養する方法の確立ならびに凍結保存方法の開発にも成功しており、iPS細胞由来BMECを用いたBBBモデルの創薬研究や薬物動態研究への応用を確立できたといえる。