Functional analysis of RUNX1 gene using a novel ex vivo hematopoietic stem cell culture method

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K17407
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: Sakurai Masatoshi 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (20570146)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ヒト造血幹細胞 / 生体外増幅 / PI3K/AKT経路 / トロンボポエチン受容体作動薬 / 高分子ポリマー / RUNX1遺伝子

Outline of Final Research Achievements

Functional analysis of genes involved in hematopoietic development, hematopoietic stem cell (HSC) maintenance and blood cell differentiation has been conducted mainly in mice, making analysis in humans difficult. Recently, a long-term ex vivo culture method of mouse HSCs using polyvinyl alcohol (PVA) instead of serum or albumin was developed. However, human HSCs could not be cultured by this method, and I tried to establish a culture method for human HSCs. I found that the PI3K/AKT pathway is downregulated in human HSCs, and finally established a novel chemically-defined culture technique that can expand human HSCs approximately 2800-fold for 30 days ex vivo by using a PI3K stimulator, a TPO receptor agonist, UM171 and a polymer.

Free Research Field

血液内科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究における最大の成果は、世界で初めてサイトカインや血清/アルブミンを用いることなく、化合物のみでヒト造血幹細胞の生体外増幅に成功したことである。造血幹細胞はすべての血液細胞のみなもとなる細胞で、難治性血液疾患患者における造血幹細胞移植に用いられている。この細胞を増幅させることができれば、幹細胞研究のみならず、移植医療、輸血医療、またこれから出てくるであろう遺伝子治療において大きなメリットをもたらす。今まで多くの研究者が造血幹細胞の増幅に取り組んできたが、実臨床で用いられるまでに至ったものはない。今回開発した技術は、安価かつシンプルな組成の培養液であり、今後臨床応用を目指したいと考えている。