Development of innovative technologies towered organ regeneration by control of organ fate

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H01180
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 辻 孝 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (50339131)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 悦子 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 客員研究員 (20509012) ; 田中 準一 昭和大学, 歯学部, 講師 (40710166) ; 美島 健二 昭和大学, 歯学部, 教授 (50275343) ; 武尾 真 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (50782116) ; 渡辺 亮 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (60506765) ; 桐田 忠昭 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (70201465) ; 竹内 昌治 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (90343110)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 器官発生 / 器官運命決定 / 成体幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

令和３年度の研究は、研究計画に沿って進捗し、下記の成果を得た。
研究項目1) 器官発生運命決定メカニズムの解明：複数の外胚葉性器官のステージにおいて網羅的遺伝子発現解析およびin silicoによる上流転写因子予測を実施し、各器官の前プラコード期特異的な遺伝子発現変動を引き起こす転写因子群、すなわち各器官の器官運命決定に深く関与すると予想される転写因子群を明らかにした。さらに、器官形成期である前プラコード期からプラコード期にかけて優位に発現変動する遺伝子群の解析から、それぞれの器官に特有の器官誘導因子候補がを同定した
2) 成体幹細胞のDirect Reprogrammingによる多様な器官再生誘導の実証：成体幹細胞の運命転換によって本来の発生運命と異なる器官が誘導可能か明らかにするため、哺乳類成体において唯一器官誘導能を有する毛包上皮性幹細胞を、成体マウスから単離し、培養した後に上皮性唾液腺誘導因子を強制発現させた。しかしながら、毛包上皮性幹細胞単独や毛包間葉性幹細胞である毛乳頭との組み合わせ、器官誘導能を示す天然唾液腺間葉との組み合わせ、いずれの場合においても唾液腺の発生は認められず、成体幹細胞の運命転換には毛包上皮性幹細胞のポピュレーションの分離や多様な誘導因子の解析など、さらなる最適化の検討が必要であることが明らかとなった。
3) Direct Reprogramming Organogenesisによる新規器官再生方法の概念実証：令和2年度において、唾液腺誘導因子の導入により胎児および新生児由来口腔粘膜、並びに胎児由来頭部皮膚から唾液腺器官原基の誘導が可能であり、同所性移植によって機能的な唾液腺の再生が可能であることが示され、器官誘導因子の導入による新規器官再生方法の概念が実証された。令和3年度はこれらの成果を論文としてまとめ、現在査読中である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。