2021 Fiscal Year Research-status Report
ヒト膵島内での分化転換機構を応用したiPS細胞からの機能的膵島分化誘導法の開発
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20K21631
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
古山 賢一郎 京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点講師 (10868798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川口 義弥 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (60359792)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 多能性幹細胞 / インスリン / 糖尿病 / beta cells / 分化誘導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
糖尿病に対する次世代型治療の確立を目指して、多能性幹細胞から膵β細胞を作製する研究はこれまでのトレンドの一つであったが、未だ臨床応用に至っていない。つまり、インスリンを発現するβ様の細胞 (β-like cells)の創出は比較的容易にできるようになったが、十分な機能をもつβ細胞を再現性良く作製する技術が未だに確立していない。
本研究では、これまで他研究者によって取られて来た研究戦略の問題点を踏まえ、以下の４つの戦略的コンセプトでこの難題に挑戦してきた。(1) 生後の機能的成熟化機構を含む発生現象の再現、(2) ヒト成人β細胞のprofileに基づいたゴールの設定、(3) 機能的単位としての膵島を重視した分化誘導、(4) mono-hormonal化機構の解明。上記のコンセプトで本研究計画を進めてきたが、新型コロナパンデミックの状況下でヒトサンプル入手が困難となった。特に(2)のヒト成人β細胞のプロファイリングに遅れが生じた。現在、海外の共同研究先と連携しながら研究を進めている。(3)に関しては、3D膵島構築がβ細胞の機能発揮に重要であるという知見から候補因子を抽出し、解析を進めている。さらに、3D構築に着目した新規分化誘導法を開発している。(4)のmono-hormonal化機構の解析では、海外ラボとの共同研究にて膵島の各cell-typeを特徴づけるID genesを同定した（in revision, Nat.Commun）。今年度も新型コロナの様々な制約下での研究が予想されるが、着実に成果を積み上げてゆきたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究では、先に述べた(1)から(4)の戦略的コンセプトに基づいて行っているが、並行して進めることで、より効率的な分化誘導プログラムの本質的改良に貢献すると考えられた。しかしながら、新型コロナ感染症の世界的蔓延の影響で、海外から実験マテリアルの調達が困難となった前年度以降、遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度のように、コロナ前に立案された本研究計画を、コロナ下の状況でも推進・到達可能なものに修正しながら研究を進める必要がある。(2)のヒト成人β細胞のプロファイリングと、(4)のmono-hormonal化機構の解析に関しては、引き続き共同研究先とも提携することでプロファイリングと機構解明を進めて論文化したい。 (3)の機能的単位としての膵島を重視した分化誘導に関しては、既に3D培養にて内分泌細胞誘導効率の良いプロトコールの確立に成功しているが、今後膵島内の非β細胞とβ細胞の構成にも着目しながらプロトコールのfine tuningを行いたい。(1)の生後の機能的成熟化機構を含む発生現象の再現については、マスター因子のような物の存在は疑わしく、むしろ複数の因子が関連していると考えられる。100%再現の達成は困難を極めるが、一歩ずつ明かにしてゆきたい。これまで確立してきた分化誘導法を用いてこれらの新規因子を一つずつ検討することで、in vitro培養のみで成熟化した機能的膵島作成を目指したい。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染症の世界的蔓延の影響で、海外から実験マテリアルの調達が困難となった前年度以降、遅れが生じている。
前年度のように、コロナ前に立案された本研究計画を、コロナ下の状況でも推進・到達可能なものに修正しながら研究を進める必要がある。ヒト成人β細胞のプロファイリングと、mono-hormonal化機構の解析に関しては、引き続き共同研究先とも提携することでプロファイリングと機構解明を進めて論文化したい。 機能的単位としての膵島を重視した分化誘導に関しては、既に3D培養にて内分泌細胞誘導効率の良いプロトコールの確立に成功しているが、今後膵島内の非β細胞とβ細胞の構成にも着目しながらプロトコールのfine tuningを行いたい。生後の機能的成熟化機構を含む発生現象の再現については、マスター因子のような物の存在は疑わしく、むしろ複数の因子が関連していると考えられる。100%再現の達成は困難を極めるが、一歩ずつ明かにしてゆきたい。これまで確立してきた分化誘導法を用いてこれらの新規因子を一つずつ検討することで、in vitro培養のみで成熟化した機能的膵島作成を目指したい。
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