2021 Fiscal Year Research-status Report
器官再生を目指した細胞リソースとしての人為的上皮細胞誘導技術の開発
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20K20612
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
福本 敏 九州大学, 歯学研究院, 教授 (30264253)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉崎 恵悟 九州大学, 歯学研究院, 助教 (10507982)
犬塚 博之 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (20335863) [Withdrawn]
自見 英治郎 九州大学, 歯学研究院, 教授 (40276598)
阪井 丘芳 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (90379082)
山田 亜矢 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (40295085)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 器官形成 / 歯原性上皮細胞 / 細胞転換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、器官再生に必要な上皮系細胞の人為的誘導法を開発し、低コストで簡便な器官再生技術の開発を行うことを目的とした。これまで口腔組織におい ては歯や唾液腺組織に関して、器官原器法よばれる手法にて人為的な器官形成が可能となり、これらの技術の応用により毛の再生も可能となった。しかしその細 胞ソースは胎児組織を利用したものや、すでに形成された器官に存在する微量な幹細胞を抽出する方法であり、十分な細胞ソースの確保が困難な状況である。 我々は、上皮陥入組織において器官形成の運命決定がどのように行われているかを解明する目的で、上皮組織として歯、唾液腺、毛、内皮系組織として肺、腎臓 をターゲットとし、それぞれの器官決定に関与する因子の同定を、cDNAマイクロアレー、RNAシークエンス(RNAseq)、single cell RNAseq,さらにはCAGE (Cap analysis of gene expression)法を用いて試みた。 その結果、歯の上皮細胞が毛への分化を抑制する因子として、Sox21やMed1などの転写因子や転写制御因子の同定に成功した。さらに我々は、皮膚上皮細胞か ら歯原性上皮を誘導できる新規因子の同定に成功した。この皮膚上皮細胞から人為的に誘導した歯原性上皮を、歯胚間葉細胞と融合することで歯胚を誘導できる こと、さらに唾液腺間葉細胞と融合することで、唾液腺組織を誘導することに成功した。このことは大量に調整可能な皮膚上皮細胞から、各器官の間葉細胞を得 ることで様々な器官誘導が可能になることを示している。現在、人工誘導歯原性上皮細胞の細胞転換メカニズムの解明と、人工誘導歯原性上皮細胞と初代培養歯 原性上皮細胞との遺伝子発現の比較を行い、これら器官形成の詳細な分子メカニズムを明らかにする試みを行っている。
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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
人工誘導した歯原性上皮細胞を用いて、昨年度までに歯胚、唾液腺胚、毛包などの外胚葉組織の誘導に成功したが、本年度はさらに腎臓胚といった内胚葉組織によって誘導される器官の形成にも成功した。このことから「おおむね順調に進展している」と判断した。
上記の各組織への誘導メカニズムに関しては、包括的な遺伝子スクリーニングがら、間葉系組織に発現する遺伝子群によって制御されている可能性が示唆されたが、特定の遺伝子の同定には至っていない。したがって、候補遺伝子の一つ一つをノックダウンすることにより、期間誘導のマスター分子の同定を試みる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
1)人工的に誘導した各種器官に関してRNAシークエンスやCAGE等を用いた包括的な遺伝子スクリーニングの結果、間葉系組織に発現する遺伝子群が、器官の運命決定に重要であることが示唆された。しかしながらこのような遺伝子スクリーニングは、上皮あるいは間葉細胞といった大まかな細胞集団における遺伝子発現を検討することは可能であるが、間葉組織のどのような細胞群が、目的の遺伝子を発言しているのかどうか明らかにすることは困難である。そこで、人工的に誘導期間を用いたsingle cell RNAシークエンス法を用いて、器官誘導に重要な細胞群の同定と、その細胞マーカーの決定を行う。
2)歯原性上皮を人工的に誘導することが可能となれば、そこから各種器官を作成することが可能いなったが、効率よく再現性のある細胞誘導法の開発が重要であるとともに、より簡便に採取できる細胞から歯原性上皮細胞を誘導する技術の開発が必要である。これまで歯原性上皮の誘導に必要な小分子化合物の探索を継続して実施しているが、一方で口腔粘膜上皮などの成人から採取可能な細胞から歯原性上皮を誘導できれば、再生医療の実用化に大きく近くと考えられる。そこで、口腔粘膜上皮細胞に歯原性上皮の培養上澄や、歯原性上皮特異的な分子群の遺伝子導入により、新たな資源正常被災微雨誘導技術の開発を試みる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の蔓延により、大学間の共同研究（研究打ち合わせや多施設を利用した研究の実施）が制限されたため、予定の支出に満たなかった原因である。今年度は、感染状況も落ち着き、大学間の移動制限も解除されていることから、予定していた研究が確実に実施できる状況となる。
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