Organ-on-a-Chip技術を応用した新規歯胚分化誘導法の開発

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K19116
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 堀江 尚弘 東北大学, 大学病院, 医員 (30802318)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 歯の再生 / iPS細胞 / 分化誘導

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，歯の発生機構において重要な要素である上皮-間葉相互作用に着目し，ヒトiPS細胞の分化誘導実験において，細胞間相互作用の再現に適した培養方法を探索して，歯胚細胞の上皮-間葉相互作用を模倣可能な，歯胚への安定した分化誘導の実現を図る。同目的を達成するため，ヒトiPS細胞由来の歯胚上皮・間葉系細胞を密な環境下で共培養し，歯胚形成と関連があるFGF3，FGF4，FGF10やBMP4を培地中に添加して分化誘導を促進させる。更に，申請者らが過去に樹立した，各種FGFをリガンドとするFGFR3のゲノム編集ヒトiPS細胞を，歯胚細胞へと分化させて同様に培養し，安定した分化誘導能を備えた歯の発生モデルの確立を試みる計画としていた。
令和元年度から2年度までの研究期間全体を通じ，実際に実施できた内容として，ヒトiPS細胞の歯胚上皮細胞への分化誘導法の最適化をおこなった。先行研究にて歯胚の分化に関与すると報告されているBMP-4や，TGF-beta阻害剤（SB），Wnt/beta-Cateninシグナルの活性化因子である塩化リチウム（Lithium Chloride；LiCl）に着目し，フィーダーフリー環境に馴化したヒトiPS細胞を，上記因子を添加した歯胚上皮細胞分化誘導培地にて培養した。
同培地において，各因子の添加の有無および，LiClに関しては種々の濃度で添加した際の，各分化段階の細胞における分化マーカー遺伝子発現の変化を解析することで，ヒトiPS細胞の歯胚上皮細胞への最適な分化条件を探索した。