2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of three-dimensional retinal regeneration with electrophysiological function and drug safety evaluation using the human iris derived iPS cells
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20K09815
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
山本 直樹 藤田医科大学, 研究推進本部 総合医科学研究部門 バイオリソース室, 教授 (00267957)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平松 範子 藤田医科大学, 治験・臨床研究支援センター, 技術員 (10802209)
大熊 真人 藤田医科大学, 医学部, 講師 (50329710)
堀口 正之 藤田医科大学, 医学部, 教授 (70209295) [Withdrawn]
長井 紀章 近畿大学, 薬学部, 准教授 (90411579)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 虹彩由来iPS細胞 / 再生医療 / 網膜神経細胞 / 電気生理 / 薬物安全性評価 / 三次元網膜再生 / 薬物送達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発生学的観点からin vivoにおいて多能性幹細胞から多様な細胞へ分化する過程では，細胞間の因子やシグナルが適切かつ必要な部位に作用する必要があるが，その機序は明らかではない。本研究では，ヒト虹彩由来iPS細胞から生理的機能を有する網膜神経細胞への分化において二次元培養の細胞間相互作用と三次元オルガノイド培養を中心とした網膜神経細胞の再生，およびそれらの細胞の移植時における拒絶反応に対する免疫抑制剤などの薬物送達と移植効率を検討する。さらに，既に臨床で使用されている薬物の安全性や薬効評価について，iPS細胞から分化誘導後に不死化させた網膜前駆細胞および網膜神経細胞を用いた薬効評価を行う。
2021年度では，我々が樹立したヒト虹彩由来iPS細胞に加えて新たに将来の動物移植実験で使用できるようにするため，マウス虹彩由来iPS細胞を作製し，このiPS細胞の多分化能を検証した。ヒト虹彩由来iPS細胞と同様，網膜神経細胞マーカーを発現し，電気生理学的機能を有する細胞に分化できることを証明し，論文投稿・査読中である。
二次元培養の細胞間相互作用による改変SEAM法を用いた細胞分化において，網膜神経系細胞の分取ができることを確認した。この実験において，網膜神経細胞とは異なる領域において水晶体へ効率的に分化できることを見出したため，水晶体への分化についての論文も作製し，論文投稿・査読中である。網膜神経細胞への分化においては，従来の分化誘導法とは異なり，細胞間相互作用のみで分化誘導がかかることから，より生体の発生における分化状態を模倣していると考え，更なる研究を展開する。
分担研究者の長井との共同研究では，薬物のナノ製剤化による効率的な組織・細胞内への薬物送達について，いくつかの成果を得ることができたため，論文発表を行った。
また，薬剤による薬効評価法としての三次元培養についての成果も報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021年度では，(1)将来の動物移植実験で使用できるマウス虹彩由来iPS細胞を作製，多分化能の証明，特に網膜神経細胞マーカーを発現して電気生理学的機能を有する細胞に分化できることを証明し，論文投稿・査読中であること，(2)二次元培養の細胞間相互作用に関する改変SEAM法を用いた細胞分化において，網膜神経系細胞の分取ができることを確認できたこと，(3)薬物のナノ製剤化による効率的な組織・細胞内への薬物送達についての成果を論文発表できたこと，および(4)薬剤による薬効評価法としての三次元培養についての成果を学会発表できたことなどが理由として挙げられる。
他方，研究代表者の山本が所属大学の変更・異動によって，研究室の引っ越し作業を行うこととなったため，研究環境の整備に時間を有してしまったことから、区分として「おおむね順調に進展している」を選択した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は，研究目的の１つである三次元オルガノイド培養について注力し，網膜神経細胞の再生およびそれらの細胞の移植時における拒絶反応に対する免疫抑制剤などの薬物送達と移植効率を検討する。
さらに，既に臨床で使用されている薬物の安全性や薬効評価について，iPS細胞から分化誘導後に不死化させた網膜前駆細胞および網膜神経細胞の作出，およびそれらの細胞を用いた薬効評価実験を行う。
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| Causes of Carryover |
分化誘導に用いているリコンビナント蛋白質のロット変更，新型コロナウイルスの感染拡大に伴う三次元培養系の実験で使用する細胞非接着の培養器材の輸入遅延，試薬・消耗品の物流停滞などにより、実験の進捗が遅れることとなった。
さらに，2021年6月に所属大学の変更・異動に伴う引っ越し作業が発生し，研究環境の整備に時間を有したことも理由の１つである。
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Research Products
(31 results)
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[Journal Article] 3焦点眼内レンズ挿入眼の残余乱視と焦点深度曲線2021
Author(s)
國正茜, 髙山綾子, 鵜飼祐輝, 渋谷恵理, 山崎舞, 柴田哲平, 柴田奈央子, 初坂奈津子, 山本直樹, 久保江理, 佐々木洋
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Journal Title
日本白内障学会誌
Volume: 33
Pages: 75～80
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] 【外国誌要覧】新規不死化ヒト水晶体上皮細胞を用いた低温培養における水晶体蛋白質の影響2021
Author(s)
山本直樹, 武田峻, 初坂奈津子, 平松範子, 長井紀章, 出口粧央里, 中澤洋介, 高田匠, 小寺紗千子, 平田晃正, 久保江理, 佐々木洋
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Journal Title
日本眼科学会誌
Volume: 125
Pages: 474
Peer Reviewed
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[Presentation] 新規ヒト不死化水晶体上皮細胞を用いた培養温度の違いによる水晶体蛋白質への影響2021
Author(s)
山本直樹, 長井紀章, 中澤洋介, 平松範子, 髙田匠, 武田峻, 桶本孟, 石田秀俊, 宮下久範, 柴田哲平, 初坂奈津子, 平田晃正, 久保江理, 佐々木洋
Organizer
第125回日本眼科学会総会
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[Presentation] 培養温度の違いによるヒト不死化水晶体上皮細胞（iHLEC-NY2）の遺伝子・蛋白質への影響（優秀演題受賞）2021
Author(s)
山本直樹, 平松範子, 長井紀章, 中澤洋介, 高田匠, 宮田佳樹, 武田峻, 永田万由美, 松島博之, 久保江理, 佐々木洋
Organizer
第60回日本白内障学会総会・第47回水晶体研究会
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[Presentation] 温度の違いがヒト水晶体中ミトコンドリア機能へ及ぼす影響：高環境温度はATPの過剰産生を誘発する2021
Author(s)
長井紀章, 武田峻, 出口粧央里, 山本直樹, 中澤洋介, 高田匠, 宮田佳樹, 平松範子, 永田万由美, 久保江理, 佐々木洋
Organizer
第60回日本白内障学会総会・第47回水晶体研究会
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