2020 Fiscal Year Research-status Report
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20K20375
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
大日向 康秀 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (70415107)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 初期発生 / 多能性幹細胞 / 栄養膜幹細胞 / 原始内胚葉幹細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳動物の胚盤胞は、着床前エピブラスト、栄養膜、原始内胚葉の3種、数10個の細胞からなる構造である。胚、及び胚体外(胎盤、卵黄嚢、羊膜等)の全ての組織は、これら3種の細胞系譜から派生する。これまでにエピブラストからは胚性幹細胞(Embryonic stem cells, ES細胞)、栄養膜からは栄養膜幹細胞(Trophoblast stem cells, TS細胞)が樹立されている。しかし、原始内胚葉の性質を十分に補足した幹細胞はこれまでに報告されていない。
本研究は、1.新規に原始内胚葉幹細胞(Primitive endoderm stem cells, PrES細胞)を樹立し、2.ES、TS、PrES細胞を組み合わせることで、人工的に胚盤胞を作製する、ことを目的としている。
本年度までに、1.の部分について、完全に計画通りの結果を得ることができた。具体的には、我々はマウス胚盤胞からのPrES細胞の樹立に成功し、それらが試験管内で長期培養可能であること、単一細胞レベルでそれらがE4.5胚の原始内胚葉と似た遺伝子発現パターンを示すこと、それらの胚への注入によっては胚の原始内胚葉に速やかに取り込まれ、原始内胚葉系列に高効率で寄与すること、低分子化合物の処理によって内因性の原始内胚葉を失わせた胚への移植によっては、胚の致死性を救済し、原始内胚葉が完全に幹細胞に置き換え、補完できることを明らかにした。これら内容については現在、科学誌に投稿、修正中の状態にある。
1.が達成されたことによって、我々は胚盤胞を構成する3種の細胞の幹細胞を手にしたことになる。現在、2.のES、TS、PrES細胞を組み合わせて用いることによって胚盤胞様構造を形成させる技術の開発を進めている。作製した人工胚盤胞様組織については、偽妊娠マウス子宮への移植によって胚発生能を解析中である。
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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
本研究は、1.原始内胚葉の性質を十分に保持した新規幹細胞、原始内胚葉幹細胞(Primitive endoderm stem cells, PrES細胞)を樹立し、2.ES及びTS細胞と組み合わせて用いることで、人工的胚盤胞を作製する、ことを目的としている。
本年度までに、1.の部分について、完全に計画通りの結果を得ることができた。我々はマウス胚盤胞からのPrES細胞の樹立に成功し、それらが試験管内で長期培養可能であること、単一細胞レベルでそれらがE4.5胚の原始内胚葉と似た遺伝子発現パターンを示すこと、それらの胚への注入によっては胚の原始内胚葉に速やかに取り込まれ、原始内胚葉系列に高効率で寄与すること、低分子化合物の処理によって内因性の原始内胚葉を失わせた胚への移植によっては、胚の致死性を救済し、原始内胚葉が完全に幹細胞に置き換え、補完できることを明らかにした。これら内容については現在、科学誌に投稿、修正中の状態にある。しかし、本結果の初投稿から2年近くが経過しているが、受理には至っていないため現時点ではおおむねとした。
1.が達成されたことによって、我々は胚盤胞を構成する3種の細胞の幹細胞を手にしたことになるが、現在、2.の部分について、ES、TS、PrES細胞によって精密に胚盤胞様構造を形成させる培養法を開発中である。これまでに試験管内でこれら3種類の幹細胞から胚盤胞様の構造を自己組織化させることに成功しているが、より精密に胚盤胞を模倣するべく研究を進めている。試験管内で作製した人工胚盤胞様構造については、偽妊娠マウス子宮への移植によって胚発生能について解析中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の前半である原始内胚葉幹細胞(PrES細胞)の樹立部分について、本年度までに計画していた通りに進捗し、予想通りの結果が得られ、現在、科学誌に投稿、修正中である。しかし、編集者、査読者は概ね好意的であるが、1名の査読者から予期していなかった要求がなされ、初投稿から2年近くが経過して、エフォートの大半を割いて対応している。今後も本研究を論文として報告するべく全力を尽くす。
研究の後半部分である、ES、TS、PrES細胞を用いた試験管内人工胚盤胞作製技術の開発についても研究を進めている。これまでに、構造的には胚盤胞に似た組織をこれら幹細胞から試験管内で誘導することに成功しているが、現時点において、それらは偽妊娠マウス子宮への移植によって、高効率に着床し、脱落膜を誘導する能力は保持しているものの、人工胚を発生させるまでには至っていない。今後は、昨今の分野の進展に伴う最新の情報、技術も取り入れながら、人工胚盤胞様組織の作製と偽妊娠マウス子宮への移植による胚発生能の評価を繰り返すことで、本研究の目標である幹細胞による人工胚盤胞作製技術の確立を目指す。
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