2021 Fiscal Year Final Research Report

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

Research Project

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Project/Area Number	19H01180
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
Research Institution	Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	Tsuji Takashi 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 Final Research Achievements	In this research project, we aimed to identify the mechanism of organ fate determination and to prove the concept of direct reprograming organogenesis, which could regenerate various organs by modifying organ fate. To this end, we identified candidate transcription factors involved in organ fate determination of the submandibular gland, molars, and hair follicles of mice. Using salivary gland-inducing factors, we attempted to change the fate of adult hair follicle stem cells and found no positive sign of salivary gland organogenesis. On the other hand, the forced expression of salivary gland-inducing factors enabled the induction of salivary gland primordia not only from the oral mucosa of fetal and neonatal mice, but also from neonatal skin tissue. Orthotopic transplantation of these primordia resulted in the functional regeneration of salivary gland. These results proved the concept of organ regeneration by changing the fate of organs.
Free Research Field	再生工学、発生生物学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究の成果により、外胚葉性器官の運命決定に関わる分子メカニズムの一端が明らかとなった。さらに、器官発生運命を人為的に制御することによって本来の発生時期、発生場所に縛られずに、器官形成を誘導することが可能であることが示された。これらの結果は、発生学の長年の問題である器官運命決定メカニズムの解明につながるとともに、これまで胎児期の器官誘導能のある幹細胞や多能性幹細胞でしかなしえなかった器官再生に新機軸を開拓する革新的概念の確立とその応用に大きなブレークスルーをもたらし、学術のみならず応用面においても革新的基盤技術となることが期待される。