2020 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of culture system for hematopoietic stem cells under completely protein-free conditions
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20K21612
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Research Institution | University of Tsukuba |
Principal Investigator |
山崎 聡 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50625580)
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Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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Keywords | 造血幹細胞 / 無タンパク質培養 |
Outline of Annual Research Achievements |
造血幹細胞の性質や分子機構の解明を目指し、研究に取り組んでいる。これまでマウス造血幹細胞の骨髄ニッチを構成する細胞として非ミエリン髄鞘シュワン細胞を同定した(Yamazaki S et al., Cell 2011)。また、長期骨髄再建能をもつ造血幹細胞に特異的な遺伝子Hoxb5を同定し、Hoxb5レポーターマウスの骨髄に対し透明化試薬を用いて透明化したうえで3次元によるイメージング解析を行い、VE-カドヘリン陽性の血管内皮細胞が長期造血幹細胞のニッチとして働いていることを明らかにした(James YC et al., Nature 2016)。最近では、骨髄中には骨髄特有のアミノ酸濃度が存在し、そのアミノ酸バランスを崩すことで造血幹細胞を制御できることを明らかにしている(Taya et al., Science 2016)。 一方で様々なことが明らかになる中で造血幹細胞のex vivoでの増幅は困難であった。多くの実験を繰り返す中で、申請者は培養中のアルブミンという成分の不安定さに着目した。また、高純度のアルブミン製剤を造血幹細胞の培養に用いることで未分化性を現行の培養条件よりも維持可能であることを見出した(Ietasu et al., Stem Cell Rports.2017)。さらには、アルブミンをPVAというポリマーに置き換えることにより造血幹細胞を長期間培養し100倍以上の増幅に世界で初めて成功した(Wilkinson et al.,Nature 2019)。この発見と成功が今回の研究課題の提案に至った経緯であり、非常に夢のある目標でありながら近未来に向けた医科学に対する貢献度は非常に大きいと期待される。
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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
すでに、ヒト造血幹前駆細胞の増幅をサイトカインを用いないで可能な条件を発見したことから
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Strategy for Future Research Activity |
造血幹細胞(HSC)の培養後の機能が高いHSCと培養後のHSCが全く生着を示さなかった化合物群に分けて解析をする。また長期培養系と限界希釈法また1細胞培養増幅系により増幅した細胞を放射線照射したマウスに移植し解析する評価系によりHSCがどの程度の期間培養可能なのか、さらに何倍増幅したかを定量的かつ詳細に明らかにする。後者に関しては培養後に増殖した細胞を対象に1細胞RNAseqを行い分化してきた細胞がどのような細胞なのかを遺伝子発現レベルで解析を行う。 本研究課題である完全無タンパク質培養方法の確立により長期間の幹細胞性維持と大幅な増幅技術開発という研究目的を達成する。
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Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由:新型コロナウィルス感染症による影響、生産流通量減少による試料の欠品・受注停止。 使用計画:SCF、TPO、ITS、トランスフェリンの4因子マイナス (-)1因子の培地を作成し基礎培養液としては PVAを用いたタンパク質を全く添加していない培養液を作成する。その培地へ化合物ライブラリーを加えHSCを1週間培養する。その際にHSCからの細胞増殖が5倍以上であった化合物を陽性とし、2次スクリーニングへの移行対象物とする。2次スクリーニングでは増殖因子を用いずに全て化合物によりHSCの細胞増殖率を1次スクリーニングの評価方法と同様に解析する。候補分子と組み合わせを同定する。一方でPVAは重合度とケン化度の違いにより性質が変化し低分子化合物との相性や反応を左右することが懸念されていることから、異なるPVAを用いた培養条件下においても同様のスクリーニングを実施する。
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Research Products
(13 results)
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[Journal Article] DHODH inhibition synergizes with DNA-demethylating agents in the treatment of myelodysplastic syndromes2021
Author(s)
Kayamori K, Nagai Y, Zhong C, Kaito S, Shinoda D, Koide S, Kuribayashi W, Oshima M, Nakajima-Takagi Y, Yamashita M, Mimura N, Becker HJ, Izawa K, Yamazaki S, Iwano S, Miyawaki A, Ito R, Tohyama K, Lennox W, Sheedy J, Weetall M, Sakaida E, Yokote K, Iwama A.
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Journal Title
Blood Adv
Volume: 5
Pages: 438-450
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Limited rejuvenation of aged hematopoietic stem cells in young bone marrow niche2021
Author(s)
Kuribayashi W, Oshima M, Itokawa N, Koide S, Nakajima-Takagi Y, Yamashita M, Yamazaki S, Rahmutulla B, Miura F, Ito T, Kaneda A, Iwama A.
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Journal Title
J Exp Med
Volume: 218
Pages: e20192283
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The impact of cell maturation and tissue microenvironments on the expression of endosomal Toll-like receptors in monocytes and macrophages2020
Author(s)
Sato R, Reuter T, Hiranuma R, Shibata T, Fukui R, Motoi Y, Murakami Y, Tsukamoto H, Yamazaki S, Liu K, Saitoh SI, Latz E, Miyake K.
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Journal Title
Int Immunol
Volume: 32
Pages: 785-798
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Generation of a p16 Reporter Mouse and Its Use to Characterize and Target p16high Cells In Vivo2020
Author(s)
Omori S, Wang TW, Johmura Y, Kanai T, Nakano Y, Kido T, Susaki EA, Nakajima T, Shichino S, Ueha S, Ozawa M, Yokote K, Kumamoto S, Nishiyama A, Sakamoto T, Yamaguchi K, Yamazaki S,
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Journal Title
Cell Metab
Volume: 32
Pages: 814-828
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A. Efficacy of the Novel Tubulin Polymerization Inhibitor PTC-028 for Myelodysplastic Syndrome2020
Author(s)
Zhong C, Kayamori K, Koide S, Shinoda D, Oshima M, Nakajima-Takagi Y, Nagai Y, Mimura N, Sakaida E, Yamazaki S, Iwano S, Miyawaki A, Ito R, Tohyama K, Yamaguchi K, Furukawa Y, Lennox W, Sheedy J, Weetall M, Iwama A.
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Journal Title
Cancer Sci
Volume: 111
Pages: 4336-4347
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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