肺臓器移植を目指した異種間胚盤胞補完法による肺臓器創出と肺欠損大型モデルの開発

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03741
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 周 ケイリョウ 新潟大学, 医歯学系, 助教 (10770232)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笹岡 俊邦 新潟大学, 脳研究所, 教授 (50222005) ; 土田 正則 新潟大学, 医歯学系, 教授 (60293221) ; 小田 佳奈子 新潟大学, 脳研究所, 助教 (60708212)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 肺再生 / 異種間胚盤胞補完法 / ラットES細胞

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、異種間胚盤胞補完法を用いて、異種間肺臓器作出方法技術の確立を目指すものである。まずは同種間においてはマウス生体内に肺臓器の作成を検証した。既に、肺臓器を欠損するFgf10 Ex1mut/Ex3mut マウスを開発し、胚盤胞補完法にてマウスの生体内にGFP陽性mES細胞に由来する機能的肺臓器の作出に成功した（Cell reports. 31(6):107626, 2020; Frontiers in Endocrinology. 2020 Dec 14;11:609697）。次に、異種間の設定でVenus陽性ラットES細胞を肺や気管が欠損するFgf10 Ex1mut/Ex3mutマウスの胚盤胞に移入し、マウス生体内にラットES細胞由来の肺臓器の作出を試みている。2021年度はコロナの影響で、研究協力者の来日が困難のため、DNA解析や動物実験がかなり制限されたが、2022年度後半から実験が正常に再開し、複数回マウス胚盤胞にラットES細胞のマイクロインジェクションを行った。当該年度においても、インジェクションするラットES細胞の数や胚盤胞の時期等の条件につき検討した。2-5個程度のラットESを移植した場合のキメラ率がより高いことを示したが、依然として効率は低かった。ただし、複数の複合ヘテロの異種間キメラマウス産仔が得られ、組織解析を進めることができた。新生児の異種間キメラマウスにおいて、四肢と肺の形成を認め、ラットＥＳ細胞によるレスキューを示した。ただし、新生児の組織解析においては、四肢欠損が十分にレスキューされていない産仔もあった。肺組織を用いて、肺臓器の各種細胞マーカーを使って免疫蛍光染色を行ったところ、一部にVenus陽性ラットＥＳ細胞由来組織を認めたが、キメラリズムは高くなかった。詳細な組織解析は現在でも進行中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ラットES細胞による異種間キメラ率が同種間よりも低く、最適条件の確立に時間がかかった。また、コロナの影響で、2020年度～2021年度において、DNA解析や動物実験が制限され、異種間胚盤胞補完法によるキメラマウス作成やFgf10遺伝子欠損ミニブタ胚盤胞の準備等に影響が出た。

Strategy for Future Research Activity

今後はラットES細胞の質コントロールやマイクロインジェクションするES細胞の数などの条件をさらに確認し、より効率的にラット/マウス間のキメラマウスを作成していく。また、確認ができた複合ヘテロの異種間キメラマウス等も含め、さらに組織解析を行い、肺臓器などがどこまでES細胞より形成されたかを評価していく。