2021 Fiscal Year Annual Research Report
ヒトiPS細胞由来肝細胞オルガノイドの開発と肝線維化・発癌病態モデルの創成
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21H02896
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
柿沼 晴 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30372444)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朝比奈 靖浩 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座教授 (00422692)
岡本 隆一 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (50451935)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 肝細胞 / iPS細胞 / オルガノイド / 肝細胞癌 / 再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画では、独自に確立してきた学術・技術基盤に基づき、以下の目的を設定した。 (1)ヒトiPS細胞由来肝細胞オルガノイド<iPS-Hep Organoid>の新規培養法を確立する。(2)ゲノム編集により標的遺伝子を改変したヒトiPS細胞を用いて、発癌病態の一部を再現しうる新たな肝疾患病態解析モデルを構築する。(3)上記を基盤に、ヒトiPS細胞由来星細胞様細胞等とiPS-Hep Organoidとの新規共培養系を確立し、肝組織を一部模倣しうるモデル培養体を作出する。(4)これに炎症刺激等を行って病態モデルとして解析することで治療標的分子を抽出し、同分子が臨床検体でも同様の挙動を示すことを証明することを目的とした。
今年度は最初にヒトiPS-Hep Organoidの新規培養法確立を確立すべく、検討を行った。至適条件を決定ししつつ、さらなる条件の最適化を遂行したところ、現時点で６ヶ月以上の維持培養が可能な培養系の樹立に成功した（第25回日本肝臓学会大会で発表）。
ついで、ゲノム編集により標的遺伝子を改変したヒトiPS細胞を用いて、発癌病態の一部を再現しうる新たな肝疾患病態解析モデルを構築した。標的領域へHBVゲノムをknock inすることによって新規のヒトiPS細胞株を樹立、肝細胞系譜に誘導して、前駆細胞レベルでの増殖能を比較検討したところ、増殖能は疾患モデル型細胞株で高く、肝発癌病態の一部を模倣しえたと考えている（第28回肝細胞研究会で発表）。研究結果は高く評価され第28回肝細胞研究会で筆頭演者が優秀演題賞を受賞した。
臨床データ解析に関しても新たな視点からのメタ解析を含め、解析を進めて報告を行った（Gut, 2022）。
これらの研究実績に関しては、論文投稿中であるとともに、以降の研究計画にも着手して研究を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究計画で今年度に設定した課題は２つあるが、下記のように進行せしめた。
(1)ヒトiPS細胞由来肝細胞オルガノイド<iPS-Hep Organoid>の新規培養法確立：ヒトiPS-Hep Organoidの新規培養法確立を確立すべく、検討を行った。至適条件を決定ししつつ、さらなる条件の最適化を遂行したところ、現時点で６ヶ月以上の維持培養が可能な培養系の樹立に成功した（第25回年日本肝臓学会大会で発表）。また、シングルセル解析を含めた網羅的解析の結果を踏まえて、培養系の評価と分子機能を明らかにしつつある。本課題に関しては既に論文作成中であり、次年度には論文公表を予定していることから、計画以上の進展があったと考えている。
(2)ゲノム編集により標的遺伝子を改変したヒトiPS細胞を用いた肝疾患病態解析モデル構築：標的領域へHBVゲノムをknock inすることによって新規のヒトiPS細胞株を樹立、肝細胞系譜に誘導して、前駆細胞レベルでの増殖能を比較検討したところ、増殖能は疾患モデル型細胞株で高く、肝発癌病態の一部を模倣しえたと考えている（第57回日本肝臓学会総会、第28回肝細胞研究会で発表）。研究結果は高く評価され、第28回肝細胞研究会では優秀演題賞を受賞した。既に論文投稿中であり、開始時の計画以上の進展があったと考えている。
(3)ヒトiPS細胞由来星細胞様細胞等とiPS-Hep Organoidとの新規共培養系確立、及び(4)これに炎症刺激等を行って病態モデルとして解析する、についても今年度中に既に研究着手を開始しており、本研究計画は当初の予定以上の順調な進展をみせていると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き、下記の点に関して研究を推進してゆく。
(1)ヒトiPS細胞由来肝細胞オルガノイド<iPS-Hep Organoid>の新規培養法確立：ヒトiPS-Hep Organoidの新規培養法確立を継続して進め、培養系の評価と分子機能を明らかにする。(2)ゲノム編集により標的遺伝子を改変したヒトiPS細胞を用いた肝疾患病態解析モデル構築：標的領域へHBVゲノムをknock inすることによって新規のヒトiPS細胞株を樹立、肝細胞系譜に誘導して、前駆細胞レベルでの増殖能を比較検討し、その分子機構の詳細を明らかにする。これらの結果に関して、臨床検体を用いた検証解析で、その妥当性を評価する予定である。
加えて、次年度は下記の課題に関しても並行して進行させる予定である。
(3)ヒトiPS細胞由来星細胞様細胞等とiPS-Hep Organoidとの新規共培養系確立：iPS-Hep Organoidを始めとした肝細胞系譜細胞、我々が独自に樹立したiPS-HSCs、そしてiPS由来胆管細胞、血管内皮細胞など、肝臓を構成する複数細胞種を利用した3Dオルガノイド培養系の構築を行う。最初はiPS-Hep OrganoidとiPS-HSCの２者による共培養オルガノイド作成を進める予定である。
(4)新規共培養系に炎症刺激等を行って病態モデルとして解析する：その反応に伴って惹起される、肝前駆細胞と間葉系細胞でのそれぞれの遺伝子変動を網羅的に解析し、前記の解析で得られた結果とも統合的に解析して候補分子を抽出する。
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